Προσπάθειες βελτιστοποίησης της αλκοολικής ζύμωσης γλεύκους σταφυλιών υψηλής περιεκτικότητας σε σάκχαρα με μικτή καλλιέργεια ζυμών
Creators: name: Φερεντίδου, Μαρία Κυριάκου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Συμπυκνωμένο γλεύκος
Μικτή καλλιέργεια ζυμών
Πτητικά συστατικά
High-sugar grape must
Mixed fermentation
Volatile compounds

description: Στην παρούσα εργασία έγινε διερεύνηση της επίδρασης της μικτής καλλιέργειας αυτόχθονων ζυμών, που απομονώθηκαν στο πλαίσιο της δ.δ. της κ. Σοφίας Λάλου, στην αλκοολική ζύμωση γλεύκους σταφυλιών ποικιλίας Ξινόμαυρο υψηλής περιεκτικότητας σε σάκχαρα και σε ορισμένα ποιοτικά χαρακτηριστικά των τελικών προϊόντων. Η μικτή καλλιέργεια αποτελούνταν από ένα στέλεχος Saccharomyces (S.) cerevisiae και ένα Hanseniaspora (H.) uvarum. Αξιοποιήθηκαν οι προτεινόμενες συνθήκες, που αναφέρονται στην παραπάνω δ.δ. σε μία σειρά από πραγματικά υποστρώματα (συμπυκνωμένα γλεύκη σταφυλιών ετών παραγωγής 2012, 2013, 2014 και 2015). Οι παράμετροι που εξετάσθηκαν ήταν η συγκέντρωση της αιθανόλης (g/kg), η απόδοση (ethanol yield, g/g) και η αποδοτικότητα της διεργασίας (fermentation efficiency, %), η βιωσιμότητα των κυττάρων H. uvarum (log10 cfu/mL), καθώς και η συγκέντρωση επιλεγμένων πτητικών συστατικών (mg/L). Τα πειραματικά αποτελέσματα στα διαφορετικά συμπυκνωμένα γλεύκη έδειξαν ότι οι προτεινόμενες συνθήκες στην παραπάνω δ.δ. δεν είναι οι βέλτιστες λόγω της πολυπλοκότητας του υποστρώματος. Η κινητική της ζύμωσης για τα γλεύκη ετών 2013 και 2014 ήταν πολύ διαφορετική από εκείνη των ετών 2012 και 2015. Αν στόχος για την αξιοποίηση του αλκοολούχου προϊόντος που προκύπτει από τη ζύμωση (Base wine) είναι η παραγωγή βαλσαμικού όξους, τότε κρίσιμο σημείο της διεργασίας είναι η συγκέντρωση των υπολειπόμενων σακχάρων (≥ 150 g/kg) και η συγκέντρωση αιθανόλης (~80 g/kg). Τα αλκοολούχα προϊόντα που προέκυψαν από τη ζύμωση συμπυκνωμένων γλευκών ετών 2013 και 2014 εμφάνισαν αυτά τα χαρακτηριστικά μετά από 12 ημέρες αλκοολικής ζύμωσης. (υπολειπόμενα σάκχαρα: 125 και 164 g/kg και παραγόμενη αιθανόλη: 79 και 63 g/kg, αντίστοιχα) Σε αντίθεση, τα αντίστοιχα προϊόντα από τα συμπυκνωμένα γλεύκη σταφυλιών των 2012 και 2015 ήταν φτωχότερα σε αιθανόλη και πλουσιότερα σε υπολειπόμενα σάκχαρα, καθώς η ζύμωση διακόπηκε σε πρώιμο στάδιο. Επιλεγμένα πτητικά συστατικά που συνεισφέρουν στο αρωματικό προφίλ των γλυκών οίνων και βαλσαμικών ξυδιών προσδιορίστηκαν στα αλκοολούχα προϊόντα από γλεύκη ετών 2013 και 2014. Η παρουσία του H. uvarum στη μικτή καλλιέργεια ευνόησε την παραγωγή επιλεγμένων αλκοολών. Παραδειγματικά αναφέρεται ότι η 3-μέθυλο-1-βουτανόλη (ευχάριστη οσμή αλκοόλης και ώριμων φρούτων) και η φανυλαιθανόλη (οσμή τριαντάφυλλου/μελιού) βρέθηκαν σε συγκρίσιμες συγκεντρώσεις με αυτές που αναφέρονται για γλυκείς οίνους. Επανάληψη πειραμάτων ζύμωσης των γλευκών των 2012 και 2015 κάτω από τις ίδιες συνθήκες αλλά με αύξηση του εμβολίου των κυττάρων και των δύο στελεχών κατά ένα λογάριθμο (για H. uvarum από 7 σε 8 log10 cfu/mL και για S. cerevisiae από 6 σε 7 log10 cfu/mL) οδήγησε σε επιτυχημένη ζύμωση των γλευκών αυτών. Το γεγονός αυτό επιβεβαιώνεται από την επαρκή κατανάλωση των ολικών σακχάρων και την επαρκή παραγωγή αιθανόλης μετά από 14 και 12 ημέρες, αντίστοιχα. Όλα τα παραπάνω ευρήματα αναδεικνύουν τη δυσκολία εύρεσης βέλτιστων συνθηκών αλκοολικής ζύμωσης αυτού του τύπου υποστρωμάτων
description: Mixed fermentations of Saccharomyces cerevisiae and Hanseniaspora uvarum were conducted on high sugar grape must (cv Xinomavro), in order to investigate the impact of mixed cultures of indigenous yeasts isolated previously (PhD study of Mrs. Sofia Lalou) on the alcoholic fermentation performance and specific quality characteristics of the final products. The conditions proposed by the aforementionted PhD study were exploited on natural substrates (Concentrated Grape Must, CGM, of the successive years 2012, 2013, 2014 and 2015). The examined parameters were ethanol concentration (g/kg), ethanol yield (g/g), fermentation efficiency (%), cell viability of H. uvarum (log10 cfu/mL) and selected volatile compounds concentration (mg/L). The experimental results on the different CGMs showed that the conditions proposed by the aforementionted PhD study are not the optimal because of the complexity of the substrate. The kinetics of fermentation on CGMs of 2013 and 2014 was significantly different from that on CGMs of 2012 and 2015. In this experimental work, mixed fermentations on CGMs of different years were carried out aimed at producing base wine with desirable characteristics (residual sugars ≥ 150 g/kg and ethanol produced ~ 80g/kg) in order to produce balsamic vinegar. In case of fermentation trials on CGMs of 2013 and 2014, base wines were produced after 12 fermentation days (residual sugars: 125 and 164 g/kg and ethanol produced: 79 and 63 g/kg, accordingly). On the contrary, the fermentations conducted on CGMs of 2012 and 2015 became stuck. Selected volatile compounds, which contribute to aromatic complexity of sweet wine and balsamic vinegar, were detected on base wines derived from CGMs of 2013 and 2014. H. uvarum -as part of the mixed culture- favored the production of selected alcohols. For example, 3-methyl-1-butanol (pleasant ripe fruit odor) and phenylethanol (rose/honey odor) were found at comparable concentrations with those obtained in sweet wines. In the case of CGMs of 2012 and 2015, larger inoculum sizes of both strains (for H. uvarum from 7 to 8 log10 cfu/mL and for S. cerevisiae from 6 to 7 log10 cfu/mL) were examined in order to prevent stuck fermentation. The fermentation was conducted successfully and resulted in base wines with desirable characteristics after 14 and 12 fermentation days, accordingly. The above findings highlight the difficulty of defining the optimal conditions for alcoholic fermentation of this type of substrate.