Der biologische Prozess der Weinherstellung ist das Ergebnis einer Reihe biochemischer Umwandlungen, die durch die Wirkung mehrerer Enzyme verursacht werden. Viele dieser Enzyme stammen von den Trauben selbst. Darüber hinaus sind die endogenen Enzyme von Trauben, Hefen und anderen Mikroorganismen unter den Bedingungen der Weinherstellung oft weder effizient noch ausreichend, weshalb kommerzielle Enzympräparate auch häufig als Ergänzungen verwendet werden. Mehrere kommerzielle Enzympräparate werden in der Weinherstellung sehr häufig eingesetzt (Pektinasen), während andere nicht so weit verbreitet sind (Urease). Der typische Weinherstellungsprozess und die Enzyme sind in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1. Typischer Produktionsprozess von Rotweinen, der die Phasen zeigt, in denen Enzyme hinzugefügt werden. (Ray, et al. 2017)

Enzyme zur Verbesserung der Mazeration verwenden

Farbe ist eines der wichtigsten Merkmale bei der vorläufigen Bewertung von Rotwein. Hochfarbige Weine werden normalerweise mit hohen wahrgenommenen Qualitätsbewertungen in Verbindung gebracht. Anthocyane tragen erheblich zur sensorischen Qualität von Rotweinen bei, da diese Moleküle und ihre Wechselwirkungen mit anderen phenolischen Verbindungen für die Farbe und die Stabilität von Rotwein während der Alterung verantwortlich sind. Exogene Enzyme werden in der Rotweinherstellung weit verbreitet eingesetzt, um die Extraktion von Anthocyanen aus der Beerenschale zu beschleunigen und somit die Farbintensität des resultierenden Weins zu erhöhen. Kommerzielle Enzympräparate zeichnen sich hauptsächlich durch die Aktivitäten von pektolytischen (Polygalacturonase, Pektin-Methylesterase und Pektin-Lyase), Cellulase, Hemicellulase und saurer Protease aus.

Enzyme zur Verbesserung der Klärung, Filtration und Ausbeute verwenden

Die Zugabe von kommerziellen Enzymen (d.h. Pektinasen, Xylanasen, Glukanasen, Proteasen) zur Verbesserung der Klärung und Filtration sowie zur Erhöhung der Pressausbeute und Saftgewinnung ist eine gängige Praxis in der Weinherstellung. 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 Haftmittel zwischen den Zellen, wodurch die Zellwand Konsistenz erhält. Das Zerreißen dieser Zellstrukturen begünstigt die Extraktion von Substanzen, die in dem festen Teil der Traube enthalten sind, hauptsächlich im Fruchtfleisch und in der Schale. Pektolytische Enzyme bauen diese Verbindungen ab und verbessern die Extraktions- und Klärungsprozesse des Mosts. Sie können auch die Extraktion von Substanzen begünstigen, die das Aroma und die Farbe im Schalen- und Fruchtfleisch beeinflussen.

Unterstützte Weinreifung auf der Hefe mit β-Glucanase

In Weinen findet, sobald die alkoholische Gärung abgeschlossen ist, eine Reifung auf der Hefe für einen variablen Zeitraum statt, der von ihren besonderen Eigenschaften abhängt. Die Hefe besteht hauptsächlich aus Mikroorganismen (Hefen und Bakterien) und in geringerem Maße aus Weinsäure und anorganischen Stoffen. Während der Reifung auf der Hefe erfolgt die Autolyse der Weinhefe, die die chemischen und sensorischen Eigenschaften des Weins verändert. Die Hefeautolyse umfasst die Hydrolyse von Biopolymeren unter der Wirkung hydrolytischer Enzyme (β-Glucanasen und Proteasen unter ihnen), die verschiedene Verbindungen in den Wein freisetzen. Peptide, Aminosäuren, Fettsäuren und Nukleotide stammen aus dem Hefezytoplasma, während Glucane und Mannoproteine aus der Zellwand der Hefe stammen. Diese Verbindungen haben eine entscheidende Bedeutung für die organoleptischen Eigenschaften und die Stabilität der Weine sowie für die Schäumung von Schaumweinen. Die Dauer der Reifung auf der Hefe variiert je nach den gewünschten Eigenschaften des Weins, obwohl eine längere Zeit positiv zur Qualität des Weins beiträgt. Um diesen langen Zeitraum zu verkürzen und somit die Risiken von Oxidation und mikrobieller Kontamination sowie die hohen Produktionskosten zu reduzieren, können enzymatische Präparate, die reich an β-Glucanasen sind, verwendet werden. Exogene Glucanasen können die Hydrolyse von β-(1-3)- und β-(1-6)-glykosidischen Bindungen der Zellwand-β-Glucanketten katalysieren, wodurch die Zellwand schrittweise abgebaut und die Hefe-Lyse beschleunigt wird.

Enzyme zur Verbesserung des Wein-Aromas verwenden

Das sortentypische Aroma von Trauben umfasst flüchtige, freie Geruchsstoffe (hauptsächlich Monoterpene, C13-Norisoprenoide, Benzenderivate und langkettige aliphatische Alkohole) und geruchlose, nicht flüchtige Glykonjugate. Glykosidisch gebundene Flüchtige bestehen aus Glukose und auch aus Rhamnose, Arabinose oder Apiose in Disaccharid-Glykosiden. Diese glykosidischen Aromavorstufen können unter Verwendung exogener Glykosidasen geruchsaktive Flüchtige erzeugen. Normalerweise umfasst dieser Prozess eine Reaktion in zwei Schritten. Zuerst setzen α-Rhamnosidase, α-Arabinosidase oder β-Apiosidase den terminalen Zucker frei (je nach Zuckermolekülen der Substrate); zweitens setzt eine β-Glucosidase das aromatische Aglykon und Glukose frei.

Es wurde nachgewiesen, dass die glykosidischen Aromavorstufen während der Weinherstellungsprozesse stabil bleiben, da die Wirkung von Trauben- und S. cerevisiae-Glykosidasen sehr begrenzt ist. Daher wurde die Auswahl aktiver Hefen, pilzlicher und bakterieller Glykosidasen zur Verbesserung des Wein-Aromas umfassend untersucht. Derzeit sind kommerzielle Präparate, die reich an Glykosidasen sind, von Aspergillus niger erhältlich. Diese pilzlichen Enzyme sind unter den Bedingungen der Weinherstellung aktiv; jedoch müssen sie aufgrund ihrer Hemmung durch Glukose am Ende der Gärung hinzugefügt werden.

Referenz

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1. Ray, Ramesh C., and Cristina M. Rosell, eds. Microbial enzyme technology in food applications. CRC Press, 2017.