Der biologische Prozess der Weinherstellung ist das Ergebnis einer Reihe biochemischer Umwandlungen, die durch die Wirkung verschiedener Enzyme verursacht werden. Viele dieser Enzyme stammen aus den Trauben selbst. Da jedoch die endogenen Enzyme der Trauben, Hefen und anderer Mikroorganismen unter den Bedingungen der Weinherstellung oft weder effizient noch ausreichend sind, werden kommerzielle Enzympräparate ebenfalls häufig als Ergänzung eingesetzt. Mehrere kommerzielle Enzympräparate werden in der Weinherstellung sehr häufig verwendet (Pektinasen), während andere weniger verbreitet sind (Urease). Der typische Weinherstellungsprozess und die Enzyme sind in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1. Typischer Produktionsprozess von Rotweinen mit den Phasen, in denen Enzyme zugesetzt werden. (Ray, et al. 2017)

Enzyme zur Verbesserung der Maische verwenden

Farbe ist eines der wichtigsten Merkmale bei der ersten Beurteilung von Rotwein. Stark gefärbte Weine werden in der Regel mit einer hohen wahrgenommenen Qualitätsbewertung assoziiert. Anthocyane tragen wesentlich zur sensorischen Qualität von Rotweinen bei, da diese Moleküle und ihre Wechselwirkungen mit anderen phenolischen Verbindungen für die Farbe und die Stabilität des Rotweins während der Alterung verantwortlich sind. Exogene Enzyme werden in der Rotweinherstellung häufig eingesetzt, um die Extraktion von Anthocyanen aus der Beerenhaut zu beschleunigen und so die Farbintensität des resultierenden Weins zu erhöhen. Kommerzielle Enzympräparate zeichnen sich hauptsächlich durch die Aktivitäten von pektolytischen Enzymen (Polygalacturonase, Pektinmethylesterase und Pektinlyase), Cellulase, Hemicellulase und saurer Protease aus.

Enzyme zur Verbesserung der Klärung, Filtration und Ausbeute verwenden

Die Zugabe von kommerziellen Enzymen (z. B. Pektinasen, Xylanasen, Glukanasen, Proteasen) zur Verbesserung der Klärung und Filtration sowie zur Steigerung der Pressleistung und Saftextraktion ist in der Weinherstellung gängige Praxis. Pektinasen sind die wichtigsten Enzyme in der Weinherstellung. Zusammen mit Cellulose, Hemicellulose und Lignin bilden pektische Verbindungen einen Teil der Zellwand der Traube und wirken als Bindemittel zwischen den Zellen, wodurch die Zellwand Festigkeit erhält. Das Aufbrechen dieser Zellstrukturen begünstigt die Extraktion der in den festen Bestandteilen der Traube enthaltenen Substanzen, hauptsächlich im Fruchtfleisch und in der Schale. Pektolytische Enzyme bauen diese Verbindungen ab und verbessern die Extraktions- und Klärungsprozesse des Mostes. Sie können auch die Extraktion von Substanzen fördern, die das Aroma und die Farbe beeinflussen und in der Schale und im Fruchtfleisch enthalten sind.

Unterstützte Weinreifung auf der Hefe mit β-Glucanase

Bei Weinen findet nach Abschluss der alkoholischen Gärung eine Reifung auf der Hefe über einen variablen Zeitraum statt, abhängig von den jeweiligen Eigenschaften. Die Hefe besteht hauptsächlich aus Mikroorganismen (Hefen und Bakterien) und in geringerem Maße aus Weinsäure und anorganischer Substanz. Während der Reifung auf der Hefe erfolgt die Autolyse der Weinhefen, wodurch sich die chemischen und sensorischen Eigenschaften des Weins verändern. Die Hefautolyse umfasst die Hydrolyse von Biopolymeren unter der Wirkung hydrolytischer Enzyme (darunter β-Glucanasen und Proteasen), die verschiedene Verbindungen in den Wein freisetzen. Peptide, Aminosäuren, Fettsäuren und Nukleotide stammen aus dem Hefecytoplasma, während Glukane und Mannoproteine aus der Hefezellwand stammen. Diese Verbindungen haben einen entscheidenden Einfluss auf die organoleptischen Eigenschaften und die Stabilität der Weine sowie auf die Schaumbildung von Schaumweinen. Die Dauer der Reifung auf der Hefe variiert je nach den gewünschten Weineigenschaften, wobei eine längere Zeit positiv zur Qualität des Weins beiträgt. Um diese lange Zeit zu verkürzen und damit die Risiken von Oxidation und mikrobieller Kontamination sowie die hohen Produktionskosten zu reduzieren, können enzymatische Präparate, die reich an β-Glucanasen sind, eingesetzt werden. Exogene Glucanasen können die Hydrolyse der β-(1-3)- und β-(1-6)-glykosidischen Bindungen der Zellwand-β-Glucanketten katalysieren, wodurch die Zellwand schrittweise abgebaut und die Hefelyse beschleunigt wird.

Enzyme zur Verbesserung des Weinaromas verwenden

Das sortentypische Aroma der Trauben umfasst flüchtige, frei riechende Substanzen (hauptsächlich Monoterpene, C13-Norisoprenoide, Benzolderivate und langkettige aliphatische Alkohole) und geruchlose, nichtflüchtige Glykokonjugate. Glycosidisch gebundene flüchtige Verbindungen bestehen aus Glukose sowie Rhamnose, Arabinose oder Apiose in Disaccharid-Glykosiden. Diese glycosidischen Aromavorstufen können durch den Einsatz exogener Glycosidasen in geruchsaktive flüchtige Verbindungen umgewandelt werden. In der Regel erfolgt dieser Prozess in zwei Schritten: Zunächst setzen α-Rhamnosidase, α-Arabinosidase oder β-Apiosidase den terminalen Zucker frei (je nach Zuckerbestandteilen der Substrate); anschließend setzt eine β-Glucosidase das aromatische Aglykon und Glukose frei.

Es wurde nachgewiesen, dass die glycosidischen Aromavorstufen während der Weinherstellung stabil bleiben, da die Wirkung der Glycosidasen aus Trauben und S. cerevisiae sehr begrenzt ist. Daher wurde die Auswahl aktiver Hefe-, Pilz- und Bakterienglycosidasen zur Verbesserung des Weinaromas umfassend untersucht. Derzeit sind kommerzielle Präparate, die reich an Glycosidasen sind, aus Aspergillus niger erhältlich. Diese Pilzenzyme sind unter den Bedingungen der Weinherstellung aktiv; aufgrund ihrer Hemmung durch Glukose müssen sie jedoch am Ende der Gärung zugesetzt werden.

Referenz

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1. Ray, Ramesh C., und Cristina M. Rosell, Hrsg. Mikrobielle Enzymtechnologie in Lebensmittelanwendungen. CRC Press, 2017.