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Verfahren zum biologischen Abbau der Äpfelsäure in vergorenen oder unvergorenen Obst- und Traubensäften
Vergorene und unvergorene'Obst-und Traubensäfte enthalten, vor allem in nördlichen Anbaugebie- ten, oft einen Säuregehalt, der das für Genusszwecke erträgliche Mass übersteigt. Vor allem handelt es sich dabei um Äpfelsäure, die sehr oft in dem vorliegenden Milieu einem an sich möglichen biologischen
Abbau zu Milchsäure und CO. nicht zugänglich ist. Dieser erwünschte Abbau setzt nicht nur die tatsäch- liche Säuremenge herab, vielmehr ist auch die Milchsäure geschmacklich angenehmer als Äpfelsäure.
Der biologische Abbau der Apfelsäure ertolgtductilaKt. eneu, insbesondere durch B. graeile. M. malo- lacticus. M. acidovorax oder M. variococcus. Es lag nahe, Bakterien der genannten Art auf Weine zu über- impfen, um den Abbau der Äpfelsäure einzuleiten, und gelegentlich ist das auch gelungen. In der Mehr- zahl der Fälle jedoch enthalten vor allem die Weine Faktoren, die die Entwicklung der Bakterien und da- mit den Säureabbau verhindern ; eine Überimpfung von Äpfelsäure abbauenden Bakterien auf solche Obst- und Traubenweine führte deshalb dazu, dass die Bakterien zugrunde gingen, zumindest aber ihre Aktivität einbüssten. Auch eine Adaptation an ein saures Milieu vor der Überimpfung erwies sichalserfolglos.
Eswar deshalb wichtig, Wege zu suchen, die den biologischen Säureabbau auch in derartigen Weinen oder Säften ermöglichen.
Vom Ausbleiben des biologischen Säureabbaues sind nämlich die Weine grosser Teile des europäischen
Weinbaugebietes betroffen, so das gesamte Mosel- und Nahegebiet, die nördlichen Rheinlagen, BadenWürttemberg und das Alpengebiet. Es dürfen daher bekanntlich, beispielsweise nach dem Weingesetz der Deutschen Bundesrepublik, saure Weine unter Zusatz von Zucker und Wasser verbessert werden. was bisher die einzige Möglichkeit darstellt, solche Weine überhaupt geniessbar zu machen. Ohne Zweifel ist in die- sem Wein der biologische Säureabbau nicht abgelaufen und da es keinen andern Weg der Äpfelsäurereduzierung gibt, wurde die Nassverbesserung in Deutschland gesetzlich gestattet.
Sie wird allerdings allzuhäufig missbraucht und seitens der gesetzgebenden Stellen prüft man seit einiger Zeit sehr intensiv, wie und ob man die Nassverbesserung verbieten könne, ohne dass der Winzer Schaden leidet.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein praktisch verwendbares Verfahren, das es gestattet, in jedem Wein mit Sicherheit den Säureabbau herbeizuführen, u. zw. auf biologischem Wege.
Die bisher bekannten Möglichkeiten, den biologischen Säureabbau im Wein herbeizuführen, wurden von Schanderl im Buch "Die Mikrobiologie des Weines" zusammengefasst. Die von Schanderl gemachten Angaben über die Faktoren, unter deren Berücksichtigung man den Säureabbau in Weinen herbeiführen kann, haben jedoch nur in Einzelfällen Erfolg, und niemand konnte bisher weitergehende und sichere Angaben machen. Auf den Seiten 112 und 113 dieses Buches wird auch nur über Fehlschläge berichtet, wenn man versucht, Säureabbaubakterien zu kultivieren und in säurereiche Weine zu überpflanzen.
Zu den gleichen Schlüssen kommt F. Radler, der in der Fachzeitschrift"Vitis" (Landau) 1 [1958], S. 288 folgendes feststellt : "Es ist heute in der Kellerwirtschaft noch nicht möglich, den biologischen Säureabbau in jedem Fall mit Sicherheit durchzuführen, da den empirischen Massnahmen die theoretischen Grundlagen fehlen".
Die Erfahrung hat auch bewiesen, dass es beispielsweise an der Mosel und der Nahe trotz aller Bemühungen praktisch nicht möglich ist, bei den sauren Jahrgängen eine biologische Entsäuerung herbeizu-
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führen. Schanderl schlägt auf Seite 113 seines Buches vor, die Lebensbedingungen der Bakterien in dem Weine mit allen erdenklichen Mitteln zu verbessern. Entsprechende Versuche zeigten aber, dass
1. nicht abbaufähige Weine auch keine säureabbauende Bakterien enthalten,
2. die Verbesserung der Lebensbedingungen ohne gleichzeitiges Beimpfen mit Reinkulturen überhaupt keinen Effekt hat und
3. dass die in einem sauren Wein gewachsenen Bakterien nicht geeignet sind, in andern Weinen den biologischen Säureabbau einzuleiten.
Erfindungsgemäss wurde nun überraschenderweise festgestellt, dass entgegen der Anschauungen von K. Rippel (Arch. f. Mikrobiol., XIV [1950], S. 509) die Bakterien sich in jedem Wein entwickeln, wenn man den pH-Wert zunächst genügend hoch einstellt (von Wein zu Wein etwas variierend) und durch langsames Zugeben unveränderten Weines die Bakterien an die jeweiligen spezifischen Weinverhältnisse, also auch an tiefe pH-Verhältnisse, adaptiert. Nicht erforderlich sind hiebei die von Rippel als notwendig erachteten Biokatalysatoren.
Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht somit darin, dass man eine Teilmenge des zu behandelnden Obst- oder Traubensaftes bzw. Weines auf einen höheren pH-Wert als ursprünglich vorliegt, vorzugs- weise auf einen pH-Wert von 3,5 bis 4,5 einstellt, mit einer Kultur der Säureabbaubakterien animpft und eine Vermehrung der Bakterien unter diesen für sie günstigen Wachstumsbedingungen vor sich gehen lässt, worauf man nach Abbau der Äpfelsäure in dieser Teilmenge dieser kontinuierlich oder diskontinuierlich den gleichen oder einen oder mehrere andere Obst- oder Traubensäfte bzw.
Weine in kleinen Mengen zugibt, wobei eine weitere Zugabe jeweils erst nach Abbau der durch die vorherige Zugabe eingebrachten Menge an Äpfelsäure bis auf mindestens 1, 0 g/l erfolgt und schliesslich aus dem behandelten Saft bzw.
Wein die Bakterien entfernt.
Das erfindungsgemässe Verfahren darf selbstverständlich nur im Rahmen der für die Weinbehandlung jeweils geltenden gesetzlichen Vorschriften ausgeführt werden. Für die Behandlung von Wein bzw. Obst- wein oder -von Traubensaft wird man daher die Bakterienkultur in Teilmengen des gleichen Weines bzw.
Traubensaftes anzusetzen haben.
Die Zugabe kann diskontinuierlich, d. h. in stufenweisen Absätzen, oder kontinuierlich, durch Zu- tropfen durchgeführt werden. Bei der diskontinuierlichen Zugabe sollten die Zusätze mengenmässig etwa dem ersten Kulturansatz entsprechen. Es gelingt so, die Aktivität der Bakterien selbst unter ungünstigen Verhältnissen zu erhalten und den Äpfelsäuregehalt der verwendeten Fruchtsäfte oder Weine in der gewünschten Weise abzubauen.
Die für das Verfahren benötigte Kultur erhält man, indem man Äpfelsäure abbauende Bakterien aus einer natürlichen oder synthetischen Nährlösung in einen Teil des Obst- oder Traubensaftes bzw. Weines versetzt, dem man zuvor z. B. mittels CaCOs auf einen solchen pH-Wert gebracht hat, dass die Impfbakterien sich darin vermehren können. Der zur ersten Bakterienentwicklung geeignete pH-Wert lässt sich durch einen Vorversuch unter abgestuften pH-Verhältnissen leicht ermitteln. Sollten Hefeinfektionen befürchtet werden, so ist die Nährlösung mit 100 - 500 mg/l Sorbinsäure, am besten 250 mg/l, zu versetzen. Eben so können Gaben an bestimmten Spurenelementen, Aminosäuren und Vitaminen sich für den biologischen Säureabbau günstig auswirken.
Normalerweise haben sich bei einer Temperatur zwischen 15 und 260C nach 2 - 6 Tagen Bakterien in ausreichender Menge gebildet, woraufhin man den Säureabbau gemäss der Erfindung weiterführt.
Unter den erfindungsgemässen Bedingungen bleibt die Aktivität der Bakterien voll erhalten, auch dann, wenn man zur Verdünnung der Kulturlösung nicht den gleichen, sondern einen oder mehrere andere Obstoder Traubensäfte bzw. Weine verwendet. Aber auch nach längerem Wachstum in einem bestimmten Substrat, z. B. einem sauren Wein, lässt sich die Bakterienkultur nicht auf einen andern sauren Wein überimpfen ; in jedem Fall ist es notwendig, wieder das erfindungsgemässe Verfahren des allmählichen Verdünnens darauf anzuwenden.
Besonders bewährt zur Durchführung des biologischen Säureabbaues hat sicheine Apparatur, die in beliebiger Dimension einen kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Zu- und Abfluss der abzubauenden Obst- und Traubensäfte erlaubt (Fig. l). Der Ablauf aus dem Reaktionsgefäss 1 mit Gäraufsatz 2 kann durch seitliche Ansätze in verschiedenen Niveauhöhen vorgenommen werden, wobei es möglich ist, das abzubauende Flüssigkeitsvolumen den jeweiligen Bedingungen anzupassen. Der Flüssigkeitszulauf aus dem Vorratsbehälter 3 ist durch den Tropfenzähler 4 regulierbar, eine Heizvorrichtung 5 erlaubt, im Reaktionsgefäss 1 die erforderliche Temperatur einzustellen. Mittels einer Rührvorrichtung 6 kann die Bakterien- masse innerhalb der Lösung in Bewegung gehalten werden.
Eine bakteriendichte Filtrationsanlage 7 sorgt für eine Entkeimung des fertigen Obst- oder Traubensaftes, der in dem Behälter 8 mit der Entlüftung 9
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aufgefangen wird.
Die Erfindung soll im folgenden an Hand von Beispielen erläutert werden.
Beispiel l : Am analytisch ermittelten Säuregehalt eines 1958er Moselweines mit der Bezeichnung 5843 war zu erkennen, dass der Äpfelsäureabbau noch nicht abgelaufen war. Der Wein enthielt folgende Säurekonzentrationen :
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<tb>
<tb> Gesamtsäure <SEP> 9, <SEP> 7 <SEP> git <SEP> (berechnet <SEP> als <SEP> Weinsäure)
<tb> Äpfelsäure <SEP> 5, <SEP> 0g/l
<tb> Milchsäure <SEP> 0,5 <SEP> g/l
<tb> Weinsäure <SEP> 2, <SEP> 6g/l
<tb>
Der pH-Wertbetrug 2, 9. In einem orientierenden Züchtungsversuch wurde festgestellt, dass"B. gracile r" aus eines Birnensaft/Caseinpepton/Hefeautolysat-Nährlösung (pH 5,2) sich in diesem Wein ab PH 3,6 vermehren konnte. Die Kultivierung erfolgte deshalb in 150 cin'-Ansätzen bei einem pH-Wert von 4,0 (ein-
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10 Tage nach Beimpfung des Weines mit"B. gracile r"liess sich in der Kulturlösung nur noch eine kleine Menge Äpfelsäure papierchromatographisch nachweisen, und es wurde ab dem 10. Tag damit begonnen, im pH-Wert unverändert belassenen Wein 5843 in 100 cm3-Anteilen zuzusetzen, um die Bakterien an die Milieuverhältnisse dieses Weines zu gewöhnen. Jedesmal dann, wenn die Äpfelsäure aus der
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"verdünnte" manzugegebene Mengen an schwefliger Säure (insgesamt 40 mg/l) konnten die Aktivität der Bakterien nur unwesentlich beeinflussen.
Beispiel 2 : In einem 1958er Pfälzer Wein, hier mit Wein S bezeichnet, fand sich ein abnorm hoher Äpfelsäuregehalt. Aus den Analysendaten ist zu entnehmen, dass im Wein S der biologische Säureabbau noch nicht stattgefunden hatte :
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<tb>
<tb> Gesamtsäure <SEP> 10,8 <SEP> g/l <SEP> (berechnet <SEP> als <SEP> Weinsäure)
<tb> Äpfelsäure <SEP> 7, <SEP> 3g/l
<tb> Milchsäure <SEP> 0,8 <SEP> g/l
<tb> Weinsäure <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> g/l <SEP>
<tb> pH-Wert <SEP> 3, <SEP> 3-3, <SEP> 4 <SEP>
<tb>
Zur Kultivierung von Bakterien wurden 15 I des Weines S in einem sterilen Holzfass mit CaCO auf einen pH-Wert von 4, 9 gebracht und mit 200 mg/l Sorbinsäure versetzt. Als Impfmaterial diente eine 6 Tage alte Kultur von "B.gracile a" in Difco-Nährlösung pH 5,4.
Das Fass war in einem mässig warmen
Keller bei einer Temperatur von 16 2 C gelagert und mit einem Gärrohr versehen.
Nachdem die Bakterien sich entwickelt und die Äpfelsäure des Ansatzes bis auf einen geringen Rest abgebaut hatten, wurden Zusätze an im pH-Wert unverändertem Wein S gemacht und immer dann wie- derholt, wenn sich im Wein die Äpfelsäure papierchromatographisch gerade noch oder nicht mehr nachweisen liess. So betrug am 12. Kulturtag die zugesetzte Menge 101, am 21. Kulturtag 10 l, am 32. Kul- turtag 5 l, am 43. Kulturtag 51 und am 49. Kulturtag 51. Nach der letzten Zugabe betrug der pH-Wert
3, 6. Um den Restsäuregehalt zu erhalten, wurde der Wein 3 Tage nach dem zuletzt vorgenommenen Zu-
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Milchsäure geändert. Eine mit Bakterien angeimpfte und unter gleichen Bedingungen gehaltene Kontrolle blieb analytisch unverändert.
Beispiel 3 : Ein 1957er Moselwein, bezeichnet als Wein W, hatte einen teilweisen Äpfelsäureab- bau erfahren, jedoch war es nicht möglich, die restliche Äpfelsäure durch einfachen Zusatz von an be- stimmte Verhältnisse adaptierten Bakterien abzubauen. Die Säureanalyse brachte folgendes Ergebnis :
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<tb>
<tb> Gesamtsäure <SEP> 8,3 <SEP> g/l <SEP> (berechnet <SEP> als <SEP> Weinsäure)
<tb> Äpfelsäure <SEP> 4, <SEP> 7 <SEP> g/l <SEP>
<tb> Milchsäure <SEP> 2,0 <SEP> g/l
<tb> Weinsäure <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> g/l <SEP>
<tb> pH-Wert <SEP> 3, <SEP> 1
<tb>
Die Kultivierung der Bakterien erfolgte in drei Ansätzen mit je 150 cn ? von Wein W bei einem PH-
Wert von 4,0.
Zur Unterstützung der Bakterienentwicklung enthielten sie folgende Zusätze :
Ansatz 1) 1% eines säurehydrolysierten Hefeautolysates (100 g feuchte Weinhefe wurden mit 50 g Wasser und 0, l cm 2n-Schwefelsäure versetzt, durchmischt, 10 min im Sieden gehalten und zentrifugiert) ;
Ansatz 2). Vitamine und Spurenmetalle pro cms :
10 y Inosit, 1 y Pantothensäure, 2,5 y Lactoflavin, 0, 1 y p-Aminobenzoesäure, 10 y
Mangansulfat, 10 y Eisen-lI-sulfat, 10 y Magnesiumsulfat, 10 y Zinkchlorid ;
Ansatz 3) ohne besonderen Zusatz.
Als Impflösung eignete sich eine an einem Pfälzer-Wein, bezeichnet W II, an PH 3, 5, adaptierte
Kultur von"B. gracile r". Die Temperatur des Aufbewahrungsraumes betrug 150 20C. Nach 7 Tagen war die Äpfelsäure in den Kulturen abgebaut, und es konnte mit Zusätzen von unverändertem Wein W be- gonnen werden. Trotz absinkender pH-Werte behielten die Bakterien ihre Aktivität bei.
Es wurden der Kultur am 7., 12., 23., 29. und 41. Kulturtag je 100 cd zugegeben. Nach der letzten
Zugabe betrug der pH-Wert 3 ; 5. Der Vitamin enthaltende Ansatz zeigte anfänglich ein etwas besseres
Bakterienwachstum, das von den übrigen Ansätzen jedoch schnell eingeholt wurde. Gegen Versuchsende nach etwa 45 Tagen war die Äpfelsäure des Weines W in allen Kolben völlig abgebaut und es liessen sich dafür 5,5 g/l Milchsäure nachweisen.
Beispiel 4 : Birnensaft vom PH - Wert 4, 0 der Vitaborn-Werkc. Kirn/Nahe wurde mit 3, 0 g/l DL-Äpfelsäure versetzt, um extremere Bedingungen für einen einzuleitende biologischen Säureabbau zu schaffen. Die Analyse des mit Äpfelsäure versetzten Birnensaftes brachte folgendes Resultat :
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<tb>
<tb> Äpfelsäure <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> g/l <SEP>
<tb> Zitronensäure <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> g/l <SEP>
<tb> Milchsäure
<tb> pH-Wert <SEP> 3,5
<tb>
Die Kultivierung der Gracile-Bakterien nahm man zunächst in. 150 crrr Birnensaft vom pH-Wert 3,5 vor. In einem orientierenden Versuch hatte sich dieser Wert als günstig erwiesen.
Die Impfbakterien waren in Birnensaft/Hefeautolysat/Caseinpepton-Nährlösung bei pH 5,2 gezüchtet worden ; es handelte sich um"B. gracile r". Der Ansatz befand sich im thermo konstanten Raum bei 26 C. Als Vorsichtsmassnahme gegenüber Hefeinfektionen wurde der Birnensaft mit 250 mg/l Sorbinsäure versetzt. Nach 7 Tagen konnte mit dem Zusatz weiteren Birnensaftes begonnen werden, da die Bakterien sich inzwischen vermehrt und die in der Kulturlösung enthaltende Äpfelsäure abgebaut hatten. Insgesamt kamen über einen Zeitraum von 24 Tagen 800 cm3 zur Verwendung.
Der pH-Wert betrug zu Versuchsende 3,5, der Äpfelsäuregehalt 1, 4 g/l (nicht assimilierbare, zugesetzte D-Form) und der Milchsäuregehalt 5. 0 g/l. Ausser Äpfelsäure wurden auch Zitronensäure und Glucose unter teilweiser Bildung von Milchsäure abgebaut.
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