Zusammenfassung
Weine aus zwei klimatisch unterschiedlichen Regionen wurden untersucht, um den Einfluss oenologischer Parameter sowohl auf die Leistung verschiedener kommerziell erhältlicher Milchsäurebakterien als auch auf das Aromaprofil und die Weinqualität zu ermitteln. Darüber hinaus wurde das Potential einer „elektronischen Nase“ untersucht, um zwischen verschiedenen Milchsäurebakterien zu differenzieren und um einen „fingerprint“ der von ihnen produzierten flüchtigen Verbindungsstoffe zu erhalten. Analysen sowie vorläufige sensorische Daten bestätigen Unterschiede zwischen den verschiedenen Bakterienstämmen bezüglich deren Einfluss auf das Aroma und die Vollmundigkeit der Weine. Untersuchungen mit der „elektronischen Nase“ ermöglichten eine Gruppierung  der Weine auf Grund der zugesetzten Bakterienstämme. Dies zeigt die Bedeutung von Milchsäurebakterien für das Aromaprofil eines Weines.
Einleitung
Die Bildung von Aromastoffen in Wein, die nicht aus Trauben stammen, ist ein komplexer Vorgang, der hauptsächlich von Hefen und Milchsäurebakterien während der alkoholischen Gärung und der malolaktischen Fermentation (MLF, auch biologischer Säureabbau genannt) erfolgt. Mehrere Gattungen von Milchsäurebakterien können eine MLF durchführen. Oenococcus oeni (O. oeni) ist die am besten an das Weinmedium adaptierte Bakterienspezies und produziert in der Regel keine Fehl­aromen (2002). Die MLF beeinflusst drei verschiedene, aber miteinander verbundene Aspekte, die entscheidend für die Weinqualität sind: Säuregehalt, mikrobielle Stabilität und organoleptisches Profil. Diese Veränderungen, die durch die MLF entstehen, können einerseits die Weinqualität verbessern und sind wünschenswert, andererseits können genau diese Veränderungen unter anderen Voraussetzungen die Qualität mindern und sind daher unerwünscht. Eine direkte Beimpfung der Jungweine mit geprüften malolaktischen Kulturen sichert eine vitale und aktive Bakterienpopulation im Wein, die in der Regel eine sichere und beschleunigte malolaktische Fermentation induziert und das Wachstum schädlicher Mikroorganismen hemmt. Milchsäurebakterien weisen jedoch bestimmte Ansprüche auf, um ausreichende Aktivität zu entwickeln. Eine erfolgreiche MLF ist abhängig von mehreren oenologischen Parametern, wie beispielsweise Alkoholgehalt, pH-Wert, Temperatur, SO2-Gehalt oder Nährstoffversorgung (Ribéreau-Gayon et al. 2000). Weine aus kühlen und warmen Weinanbaugebieten unterscheiden sich hinsichtlich dieser Parameter beispielsweise im Alkoholgehalt und pH-Wert. Niedrige pH-Werte (kühle Klimate) und hohe Alkoholgehalte (warme Klimate) sind zwei Stressfaktoren, die, kombiniert mit anderen oenologischen Parametern, die Vitalität der Milchsäurebakterien und somit die MLF negativ beeinflussen (Lonvaud-Funel 1995). Um die Einflüsse der kühlen und warmen Weinbaugebiete auf die MLF einerseits und auf das sensorische Profil des Weines andererseits zu untersuchen, wurden im Rahmen dieser Studie Weinlesen in den klimatisch unterschiedlichen Weinbauregionen Deutschland und Südafrika durchgeführt. Da die Sensorik und flüchtige Verbindungen im Wein von großer Bedeutung sind, wurde das Potenzial einer „elektronischen Nase“ (SMart Nose®) untersucht. Ziel war, zwischen Milchsäurebakterien zu unterscheiden und einen „fingerprint“ der von ihnen produzierten flüchtigen Verbindungsstoffe zu erhalten. Die elektronische Nase basiert auf dem Prinzip der Massenspektrometrie (MS) und bietet den Vorteil, eine Vielzahl von Proben in kürzester Zeit untersuchen und klassifizieren zu können. Allerdings können die flüchtigen Komponenten nur eingeschränkt identifiziert werden. Diese Methode wird bereits in vielen Bereichen der Lebensmittelindustrie eingesetzt., beispielweise bei australischen Rotweinen, um Fehlaromen durch Brettanomyces-Hefen zu detektieren (Peris und Escuder-Gilabert 2009).

Material und Methoden
Trauben der Rebsorte Riesling aus Geisenheim, sowie der Sorten Chardonnay und Sauvignon blanc aus der Weinregion Paarl (Südafrika) wurden in den Jahren 2008 und 2009 verarbeitet. Standard-Weinbereitungsverfahren wurden durchgeführt. Nach der alkoholischen Gärung wurden der pH-Wert der Weine auf 3,2, 3,6 und 3,8 sowie der Alkoholgehalt auf 12,5% (v/v) bzw. 15% (v/v) eingestellt. Zur Einleitung der MLF wurden die Weine mit ca. 5*106 KBE/mL (Koloniebildende Einheiten pro mL) beimpft.
Die MLF wurde durch Äpfelsäureabnahme und Milchsäureproduktion verfolgt. Alle Experimente wurden in dreifacher Wiederholung durchgeführt. Drei verschiedene Bakterienstämme der Arten O. oeni (Stamm A und B) und Lactobacillus plantarum (Stamm C) wurden während der MLF geprüft. Proben zur Analyse chemischer Sub­stanzen wurden während und nach der alkoholischen Gärung sowie MLF entnommen und mit Hilfe von Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie (FT-IR) (FOSS) und Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) analysiert. Die HPLC-Analysen wurden entsprechend der Methode von Schneider et al. (1987) durchgeführt. Gärungsnebenprodukte wurden unter Verwendung von GC-MS nach Rapp et al. (1994) und modifiziert durch Fischer und Rauhut (2005, unveröffentlicht) detektiert.  Weiterhin wurde eine auf MS-basierende elektronische Nase (SMart  Nose®) gemäß Irmler et al. (2006) geprüft (Abb. 1). Flüchtige Verbindungen wurden mittels INDEx (Innere-Nadel-Extraktion) extrahiert, die mit Tenax als adsorbierendes Material gefüllt war. Massenspektren wurden von m/z 10-160 notiert und mit Hilfe einer Hauptkomponentenanalyse (Principal Component Analysis; PCA) ausgewertet.

Ergebnisse
O. oeni-Stamm A führte in allen Riesling-Weinen mit unterschiedlichen pH-Werten und Alkoholgehalten mit Ausnahme des Weines mit pH 3,2 und 15% (v/v) die MLF innerhalb von 30 Tagen durch. Stamm B hingegen wurde stark durch einen pH-Wert von 3,2 gehemmt, wodurch keine MLF stattfand. In den Weinen mit 12,5% (v/v) und pH 3,6 bzw. 3,8 dauerte die MLF 30 Tage, im Wein mit 15% (v/v) und pH 3,8 61 Tage. Im Wein mit 15% (v/v) und pH 3,6 begann die MLF, wurde jedoch nicht abgeschlossen. Stamm C leitete die MLF ein, stagnierte allerdings nach 13 Tagen. In den Chardonnay-Weinen schlossen Stamm A und B die MLF in 13 bis 47 Tagen, abhängig vom pH-Wert und vom Alkoholgehalt, ab. Auch hier waren die Bakterien bei pH 3,2 und 15 % (v/v) stark gehemmt, wodurch keine MLF stattfand. Stamm C beendete die MLF im Wein mit pH 3,8 bei 12,5% (v/v) und 15% (v/v). Bei pH 3,6 und 12,5% (v/v) wurde die MLF eingeleitet, stoppte aber nach ca. 27 Tagen.
Die Analysen der flüchtigen Aromastoffe zeigten, dass der pH-Wert, sowie der Alkoholgehalt das Aromaprofil des Weines beeinflussen. Neben diesen oenologischen Faktoren spielen auch die Matrixeffekte der Rebsorte eine Rolle. Die Intensität der Esterbildung schien abhängig von der Dauer der MLF zu sein. Diese wiederum wird vom pH-Wert und vom Alkoholgehalt des Weines beeinflusst. Abbildung 2 veranschaulicht den Einfluss von pH-Wert und Alkoholgehalt auf die Bildung von Milchsäureethylester (buttrig, milchige Aromen) während der MLF. Diese Effekte wurden auch bei anderen Fruchtestern (z.B. Essigsäureethylester, Bernsteinsäurediethylester) beobachtet. Eine PCA der analysierten Aromastoffe in den Riesling-Versuchsweinen veranschaulicht diese Ergebnisse (Abb. 3). Weiterhin konnten Unterschiede im Aromaprofil vor und nach der MLF gezeigt werden (Abb. 4).
Abbildung 5 stellt erste Ergebnisse eines untersuchten Sauvignon blanc- Weines durch die SMartNose dar. Die PCA zeigt, dass die Proben entsprechend der zugesetzten Bakterien gruppiert werden konnten. Dies verdeutlicht, dass im Rahmen der MLF  bakterienspezifische flüchtige Verbindungen im Wein produziert werden,  die zum Gesamtaroma beitragen. Zusätzlich wurden die Riesling- und Chardonnay-Weine mit 12,5% (v/v) analysiert. Erste Resultate zeigten, dass die Proben entsprechend der Rebsorte und des pH-Wertes gruppiert werden konnten.
Fazit
Die Anwendung verschiedener Verfahren im Rahmen der modernen Weinbereitung gehen weit über den alleinigen Zweck hinaus den Wein zu stabilisieren. Ausgewogenheit, geruchliche und geschmackliche Harmonisierung spielen auch eine wichtige Rolle. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass der pH-Wert und der Alkoholgehalt des Weines sowie die Rebsortenmatrix den Verlauf der MLF sowie das Aromaprofil deutlich beeinflussen. Die Bakterienstämme unterscheiden sich in ihrer Alkoholverträglichkeit und pH-Toleranz (Abb.  6). Daher sollte der Stamm mit Blick auf die vorherrschenden Bedingungen im Wein sorgfältig ausgewählt werden, um Gärstörungen zu vermeiden. Da die Vorzüge einer kontrollierten MLF mit speziellen Stämmen überwiegen und unverkennbare, typische Weine mit hohem Aromapotenzial produziert werden können, treten die damit verbundenen Kosten in den Hintergrund.

Co-Autoren
Stefan Irmler
Forschungsanstalt  Agroscope Liebefeld-Posieux ALP, Bern, Schweiz
Doris Rauhut
Fachgebiet Mikrobiologie und Biochemie, Forschungsanstalt Geisenheim, Deutschland
Maret du Toit
Institut für Wein­biotechnologie, Universität Stellenbosch, Südafrika