Eine Studie zeigt, dass spontane Weinvergärung durch aktive mikrobielle Stoffwechselprozesse unterschiedliche Aromastoffe hervorbringt.

Neue Forschung im International Journal of Food Microbiology weist auf einen klareren Zusammenhang zwischen dem Anbau der Trauben, der Weinvergärung und den Aromastoffen hin, die schließlich im Glas landen.

Die am 16. Juni veröffentlichte Studie untersuchte Cabernet-Sauvignon-Gärungen aus Penglai in der chinesischen Provinz Shandong mithilfe einer Kombination aus Metatranskriptomik, die die aktive Genexpression in Mikroben erfasst, und Metabolomik, die chemische Verbindungen misst, die mit Geschmack und Aroma verbunden sind. Verglichen wurden zwei Weinbergsysteme und zwei Kellerverfahren: konventionelles Management versus ein Öko-Vitikultur-Modell mit geringerem Chemikalieneinsatz sowie spontane Gärung versus kontrollierte Gärung mit kommerzieller Hefe.

Nach Angaben der Forscher war es das Ziel, über grobe Korrelationen zwischen Mikroben und Aromastoffen hinauszugehen und zu identifizieren, welche Mikroorganismen während der Gärung tatsächlich bestimmte Stoffwechselwege antrieben. Diese Frage ist wichtiger geworden, da Produzenten ein wachsendes Interesse an Weinen mit geringem Eingriff und Naturweinen zeigen und zugleich Konsistenz und Qualität sichern wollen.

Der Versuch folgte einem faktoriellen Design mit zwei Anbausystemen, zwei Vinifikationsstrategien und drei biologischen Wiederholungen. Laut der Studie verliefen alle Gärungen normal; die Zucker wurden vollständig abgebaut, und der Endalkohol lag zwischen 9,50 % und 10,55 % vol.

Der stärkste Kontrast zeigte sich zwischen spontaner und kontrollierter Gärung. Spontane Partien wiesen eine größere Vielfalt aktiver Mikroben auf. Dominiert wurden sie von Saccharomyces cerevisiae sowie Kazachstania humilis, Hanseniaspora uvarum und Leuconostoc pseudomesenteroides. Auf Transkriptebene zeigten diese gemischten einheimischen Gemeinschaften eine stärkere Aktivität im Aminosäure- und Lipidstoffwechsel.

Dieses Muster ging mit höheren Konzentrationen mehrerer Verbindungen einher, die mit Aroma und Mundgefühl verbunden sind, darunter Ethylacetat, Phenethylalkohol, ungesättigte Fettsäuren und Aminosäuren. Die Autoren führten die koordinierte Expression von Aminosäure-Transaminasen und Fettsäuresynthasen in multispezifischen Gärungen auf eine erhöhte Bildung höherer Alkohole und Fettsäuren zurück.

Kontrollierte Gärungen verliefen anders. Die Studie berichtete über höhere Gehalte an phenolischen Verbindungen sowie an mittelkettigen und langkettigen Fettsäuren und deren Ethylestern. In diesen Weinen war eine erhöhte Expression von Genen für Alkohol-Acetyltransferase in S. cerevisiae mit einer stärkeren Esterbiosynthese verbunden.

Auch das Anbausystem spielte eine Rolle. Trauben aus den Öko-Vitikultur-Parzellen gingen mit höherer Reife in die Gärung ein, darunter höhere Gehalte an reduzierenden Zuckern wie Glukose und Fruktose sowie eine niedrigere titrierbare Säure als Trauben aus konventionell bewirtschafteten Weinbergen. Die Forscher argumentierten, dass diese Unterschiede im Zustand der Trauben zusammen mit Verschiebungen in der Weinbergsmikrobiota, die durch Bewirtschaftungspraktiken geprägt werden, die mikrobielle Sukzession während der Gärung und das daraus resultierende Metabolitenprofil beeinflussten.

Die Studie wurde in zwei Cabernet-Sauvignon-Weinbergen durchgeführt, die von Junding Winery Co., Ltd. in Penglai betrieben werden. Die konventionellen Parzellen folgten der üblichen regionalen Praxis mit routinemäßigem Einsatz von Düngemitteln, Herbiziden, Pestiziden und Fungiziden während der Vegetationsperiode. Die Öko-Vitikultur-Parzellen wurden nach dem beschriebenen extra vereinfachten ökologischen System bewirtschaftet, das den Chemikalieneinsatz reduzieren soll.

Für Weinproduzenten liefern die Ergebnisse eine funktionalere Karte dessen, was während der Gärung geschieht, als frühere reine DNA-Analysen allein. Metagenomische Studien können zeigen, welche Organismen vorhanden sind oder wozu sie möglicherweise fähig sind; sie unterscheiden jedoch nicht zwischen ruhenden Zellen und Mikroben, die zu einem bestimmten Zeitpunkt metabolisch aktiv sind. Indem die neue Arbeit RNA-Expression zusammen mit chemischer Analyse in den Fokus rückte, sollte gezeigt werden, welche Stoffwechselwege tatsächlich aktiv waren, als sich Aromen bildeten.

Diese Unterscheidung könnte für Weingüter praktischen Wert haben, die ihren Stil mit weniger Versuch-und-Irrtum formen wollen. Spontangärung wird oft wegen ihrer Komplexität und wegen des Ausdrucks lokaler mikrobieller Populationen geschätzt, kann aber auch schwerer vorhersehbar sein. Kontrollierte Gärung bietet tendenziell mehr Konsistenz, vor allem wenn kommerzielle Hefestämme eingesetzt werden. Die Studie legt nahe, dass diese Entscheidungen nicht nur die mikrobielle Zusammensetzung verändern; sie verändern auch den aktiven Stoffwechsel auf eine Weise, die sich bestimmten Klassen von Aromastoffen zuordnen lässt.

Die Autoren erklärten, ihre Ergebnisse stützten die Vorstellung, dass Wein als Teil eines Kontinuums von der Traube zum Wein betrachtet werden sollte, in dem das Weinbergsmanagement bereits vor Beginn der Gärung die Physiologie der Trauben und die mikrobielle Ökologie beeinflusst. In diesem Rahmen können Bewirtschaftungsentscheidungen nicht nur die Chemie der Früchte beeinflussen, sondern auch die aktiven mikrobiellen Netzwerke, die später im Keller die Aromabildung prägen.

Die Forschung ergänzt eine wachsende Zahl von Arbeiten zu Naturwein und nachhaltiger Vitikultur – Felder, die zunehmende kommerzielle Aufmerksamkeit erhalten haben, da Verbraucher Produkte mit weniger Inputstoffen und transparenteren Produktionsmethoden suchen. Sie spiegelt zudem einen breiteren wissenschaftlichen Trend wider, sensorische Ergebnisse durch messbare biologische Mechanismen statt durch bloße Assoziationen zu erklären.

Verfasst wurde die Studie von Yinting Ding, Wanni Wang, Tingting Luo, Manshun Liu, Zhengwen Zhang, Yinghui Song, Hua Wang, Hongyu Zhao und Hua Li. Die Autoren meldeten keine konkurrierenden finanziellen oder kommerziellen Interessen. Die Finanzierung stammte aus einem Projekt zu Schlüsseltechnologien für die nachhaltige Entwicklung der Weinindustrie.