Ερυθρά οινοποίηση με ακινητοποιημένα κύτταρα σε στερεά υποπροϊόντα ποτοποιίας

Abstract

All the processes leading to organoleptic differentiation of odour and taste of wine with emphasis to the subjects of yeast cell immobilization were bibliographically studied. The basic concept (idea) of the present thesis was to immobilize the yeast cells in a support resembling their natural environment, the grapes. For this reason, raisins were chosen as immobilization support. Uncrushed grapes were also studied as immobilization support in order to produce two products simultaneously from the same bioreactor. Furthermore, the suitability of pieces of cork as a support was studied. The organoleptic characters of the wines produced by the immobilized biocatalysts were investigated and new methods developed for the evaluation of the data with statistical analysis. Specifically, the immobilization of yeast on dried raisin berries was performed for use in dry white wine-making. Cells of a commercial Saccharomyces cerevisiae strain (299 Uvaferme ) were immobilized on dried raisin berries (Sultanina variety) to produce an immobilized biocatalyst for use in dry white wine-making. The immobilised biocatalyst was found to be suitable for wine making at ambient temperatures (15-25 οC). The wines produced had low volatile acidities and low methanol and acetaldehyde contents, while volatile by-products showed no statistically significant differences from wines produced by free cells. The immobilized cell system had a good operational stability for more than 4 months. Sensory evaluation revealed differences between wines produced by immobilized and free cells. Moreover red Wine Making by Immobilized Cells and the Influence on Volatile composition was performed. Red wine making using yeast cells immobilized in two types of raisin berries, at various temperatures (6-30 °C), was studied. A modification of the batch bioreactor was used to separate the grape skins used for color extraction from the biocatalyst and the fermenting grape must. The evaluation of the immobilized biocatalysts was made in terms of productivity and organoleptic quality, including color intensity and formation of volatiles. The immobilized cells were found capable of low-temperature wine making, producing red wines containing more than 11% v/v alcohol in 8 days at 6 °C. The quality of wines was examined by gas chromatography (GC) and GC-MS analysis and sensory evaluation. Higher alcohol concentrations decreased, while ethyl acetate concentrations increased with decreasing of temperature. Many esters, alcohols, carbonyls, and miscellaneous compounds were identified in wines produced by immobilized cells. Furthermore the immobilization of yeast on corks for use in dry wine-making was examined. A bioreactor was constructed in order to immobilize cells on pieces of cork and use it for repeated batch fermentations. The pieces of cork were kept inside the fermenting must with the help of a stainless steel screen. Repeated batch fermentations were done at different temperatures (0-25 oC) using either this biocatalyst or free cells, for comparison reasons. The volatile constituents of the produced wines were studied by GC/MS. It was observed that compounds originating from cork were absent and thus there was no risk of altering the wine aroma. All fermentable sugars were exhausted, therefore the cork does not contain compounds that can suppress the fermentation. A novel process for Wine making using frozen-thawed grapes leading to new types of wines was developed within the frame of this thesis Two distinct types of red and white wines were produced from frozen-thawed grapes. The first type was made by fermentation of the liquid extracted spontaneously from the uncrushed grapes during thawing and the second by fermentation of the juice that remained inside the berries. The produced wines were compared with wines produced by the conventional way from the whole material of frozen-thawed grapes. It was proved that yeast cells could penetrate the skin of uncrushed grapes and ferment the juice without any other treatment. Analysis of the major volatiles, pigments and tannins, as well as sensory evaluation of the produced wines revealed differences between the two types of wines. Finally wine Produced by Free and Immobilized Cells on Dried Raisin Berries was examined within the frame of Sensory Evaluation. Comparative sensory evaluation of wines produced by immobilized cells of Uvaferme 299 on dried raisin berries and free cells using Saint Denis grape variety and of commercial Greek products Saint Denis grape variety and of commercial Greek products was carried out...

Μελετήθηκαν βιβλιογραφικά όλες οι διεργασίες που οδηγούν σε οργανοληπτική διαφοροποίηση του αρώματος και της γεύσης του οίνου με έμφαση στα θέματα της ακινητοποίησης κυττάρων ζυμών. Η βασική ιδέα της παρούσας διατριβής ήταν να φέρει την ακινητοποίηση και τα κύτταρα της ζύμης στο πιο φυσικό περιβάλλον για αυτές, το σταφύλι. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση σταφίδας ως υπόστρωμα για την ακινητοποίηση των κυττάρων. Χρησιμοποιήθηκαν επίσης κατεψυγμένα σταφύλια, με σκοπό την ακινητοποίηση και την παραγωγή δυο προϊόντων από τον ίδιο βιοαντιδραστήρα. Μελετήθηκε η χρήση του φελλού ως μέσου ακινητοποίησης. Έγινε οργανοληπτική μελέτη των οίνων που παρήχθησαν και προσπάθεια δημιουργίας νέων μεθόδων εκτίμησης των αποτελεσμάτων με στατιστική ανάλυση. Αναλυτικότερα, έγινε ακινητοποίηση κυττάρων σε σταφίδες, με σκοπό την πραγματοποίηση λευκής οινοποίησης. Στα πλαίσια αυτά, κύτταρα του εμπορικού στελέχους 299 Uvaferme ακινητοποιήθηκαν σε σταδίες της ποικιλίας Σουλτανίνα, με σκοπό τη δημιουργία ενός είδους ακινητοποιημένου βιοκαταλύτη για τη χρήση του στη λευκή οινοποίηση. Ο βιοκαταλύτης αυτός βρέθηκε κατάλληλος για τη λευκή οινοποίηση σε θερμοκρασίες 15-25 οC. Οι οίνοι που παρήχθησαν είχαν χαμηλή πτητική οξύτητα και χαμηλή περιεκτικότητα σε μεθανόλη και ακεταλδεΰδη, ενώ τα πτητικά παραπροϊόντα δεν έδειξαν στατιστική διαφοροποίηση, σε σχέση με τους οίνους που παρήχθησαν από ελεύθερα κύτταρα. Το σύστημα αυτό είχε καλή λειτουργική σταθερότητα για περισσότερους από 4 μήνες. Η οργανοληπτική εκτίμηση έδειξε διαφορά ανάμεσα στους οίνους που παρήχθησαν από ακινητοποιημένα και ελεύθερα κύτταρα. Έγινε επίσης ερυθρή οινοποίηση με ακινητοποιημένα κύτταρα και μελετήθηκε η επίδραση στη σύσταση σε πτητικές ενώσεις. Έτσι μελετήθηκε η παραγωγή ερυθρών οίνων με τη χρησιμοποίηση ακινητοποιημένων κυττάρων ζύμης σε δύο τύπους σταφίδων, σε διάφορες θερμοκρασίες (6-30 °C). Δημιουργήθηκε ένας βιοαντιδραστήρας ο οποίος επιτρέπει το διαχωρισμό των στεμφύλων που χρησιμοποιήθηκαν για την εξαγωγή χρωστικών από το γλεύκος. Η αξιολόγηση του ακινητοποιημένου βιοκαταλύτη έγινε με γνώμονα την παραγωγικότητα και την οργανοληπτική ποιότητα, συμπεριλαμβανομένης της έντασης χρώματος και του σχηματισμού των πτητικών ενώσεων. Τα ακινητοποιημένα κύτταρα βρέθηκαν ικανά για ζυμώσεις σε χαμηλή θερμοκρασία, παράγοντας ερυθρούς οίνους που περιέχουν αιθυλική αλκοόλη με περιεκτικότητα μεγαλύτερη από 11% v/v σε 8 ημέρες στους 6 °C. Η ποιότητα των οίνων εξετάστηκε με αέρια χρωματογραφία (GC) και GC-MS και οργανοληπτική αξιολόγηση. Οι συγκεντρώσεις σε ανώτερες αλκοόλες μειώθηκαν, και οι συγκεντρώσεις αιθυλικού οξικού αιθυλεστέρα αυξήθηκαν με την πτώση της θερμοκρασίας. Προσδιορίσθηκαν πολλοί εστέρες, αλκοόλες, αλδεΰδες, και διάφορες άλλες ενώσεις στους οίνους που παρήχθησαν από τα ακινητοποιημένα κύτταρα. Στη συνέχεια μελετήθηκε η ακινητοποίηση κυττάρων σε φελλούς, με σκοπό την πραγματοποίηση οινοποίησης. Αναπτύχθηκε ένας βιοαντιδραστήρας με σκοπό την ακινητοποίηση κυττάρων σε τεμάχια φελλού και τη χρησιμοποίησή του σε επαναλαμβανόμενες παρτίδες ζύμωσης. Οι φελλοί κρατήθηκαν σε επαφή με το γλεύκος σε ζύμωση με τη βοήθεια ανοξείδωτου πλέγματος. Έγιναν ζυμώσεις σε διάφορες θερμοκρασίες ζύμωσης. Παράλληλα έγιναν επαναλαμβανόμενες παρτίδες ζύμωσης με ελεύθερα κύτταρα. Μελετήθηκαν τα πτητικά συστατικά των οίνων που προέκυψαν και με τη βοήθεια αέρίας χρωματογραφίας και χρωματογραφίας συνδυασμένης με φασματογράφο μαζών GC-MS και προέκυψε η απουσία ενώσεων που οφείλονται στο φελλό και που θα μπορούσαν να αλλοιώσουν τα αρώματα των παραγομένων οίνων. Οι ζυμώσεις έγιναν με πλήρη μετατροπή των σακχάρων σε αλκοόλη, άρα ο φελλός δεν περιέχει ουσίες παρεμποδιστικές για τα κύτταρα Αναπτύχθηκε νέα μέθοδος χρησιμοποιώντας κατεψυγμένα σταφύλια, για τη δημιουργία νέων τύπων οίνων. Συγκεκριμένα, δύο διαφορετικοί τύποι ερυθρών και λευκών οίνων παρήχθησαν από αποψυγμένα σταφύλια. Ο πρώτος τύπος έγινε από τη ζύμωση του υγρού που εξήχθη αυθόρμητα από τα άσπαστα σταφύλια κατά τη διάρκεια της απόψυξής τους και ο δεύτερος από τη ζύμωση του χυμού που παρέμεινε μέσα στις ρόγες. Οι οίνοι που παρήχθησαν συγκρίθηκαν με τους οίνους που παρήχθησαν με τον κλασικό τρόπο οινοποίησης από το σύνολο της μάζας των αποψυγμένων σταφυλιών...