Τα αζωτούχα συστατικά της σταφυλής και η επίδρασή τους στα ποιοτικά χαρακτηριστικά των οίνων

Abstract

This study examines the effect of various factors on the concentration of yeast assimilable nitrogen (YAN) in grapes, its relationship with the quality of the produced wines, and the role of protein nitrogen in the stability of white wines. Initially, the effect of varietal and environmental factors on YAN concentration in must was evaluated. It was found that variety has a statistically significant effect on YAN, with the ripening stage playing a decisive role, while a significant interaction between variety and ripening stage was observed, indicating that the effect of the ripening stage on YAN differs depending on the variety. Different varieties exhibit significant differences in the levels of yeast assimilable nitrogen (YAN) and free amino nitrogen (FAN). Additionally, the vineyard terroir affects YAN concentration, highlighting the importance of geographical origin in the quality of the final product. The concentration of yeast assimilable nitrogen in must can vary significantly depending on the vintage, due to climatic and viticultural variables. Within the framework of this study, YAN was evaluated alongside must parameters (sugar content, titratable acidity, and pH) in musts of grapes from sixteen indigenous and international Vitis vinifera varieties cultivated in six regions of Northern Greece. The aim of this multi-varietal study was to investigate the factors influencing the quantity and composition of YAN in technologically mature grapes and, consequently, to assess the necessity of YAN supplementation with a nitrogen source in musts of various indigenous and international grape varieties. Low YAN levels are often believed to be the cause of problematic fermentations and lead to significant changes in the organoleptic aspects of the final product. YAN levels in must ranged from 40 to 332 mg N/L, and the large variation observed in YAN levels is the result of the influence of varietal and environmental factors. Almost all indigenous varieties had yeast assimilable nitrogen levels lower than the minimum required concentration of 140 mg/L, meaning that the addition of a nitrogen source is necessary for the smooth conduct of alcoholic fermentation. Free amino nitrogen was measured colorimetrically, ammoniacal nitrogen was measured enzymatically, and their values for each must sample were summed to obtain the total YAN content. Statistical analysis, including principal component analysis (PCA), was performed to explore the relationships between must samples and the studied parameters. The findings could help understand how commercial grape varieties may behave in different climates in the context of climate change. Subsequently, the relationship between YAN, alcoholic fermentation, and wine quality was studied. The effect of yeast assimilable nitrogen concentration in grapes on the physicochemical, colorimetric, phenolic, antioxidant, and organoleptic characteristics of the produced red and white wines was examined. The results showed that YAN influences the acidity of wines, the color characteristics of red wines, and has a positive effect on significant organoleptic properties of white wines. In red wines, it enhances the taste quality of the wine. However, no significant correlations were found between YAN, phenolic compounds, and antioxidant capacity. At the same time, the concentration and profile of soluble proteins in musts, as well as the effect of proteins on the stability and clarity of white wines, were investigated. Protein isolation and characterization techniques were developed and evaluated, applied to musts from indigenous and international grape varieties. The concentration of soluble proteins identified was within the range that characterizes musts from other European varieties. The protein profiles of Malagousia and Roditis were characterized, with proteins in the 20-40 kDa range being associated with protein haze formation. This study highlights the importance of tailored nitrogen and protein management for improving wine quality. The findings have direct applications in the winemaking industry.

Η παρούσα μελέτη εξετάζει την επίδραση διαφόρων παραγόντων στη συγκέντρωση του αφομοιώσιμου αζώτου (YAN) στα σταφύλια, τη σχέση του με την ποιότητα των παραγόμενων οίνων και τον ρόλο του πρωτεϊνικού αζώτου στη σταθερότητα των λευκών οίνων. Αρχικά αξιολογήθηκε η επίδραση ποικιλιακών και περιβαλλοντικών παραγόντων στη συγκέντρωση του YAN στο γλεύκος. Βρέθηκε ότι η ποικιλία επηρεάζει σημαντικά τα επίπεδα YAN, με το στάδιο ωρίμανσης να παίζει καθοριστικό ρόλο, ενώ παρατηρείται σημαντική αλληλεπίδραση μεταξύ ποικιλίας και σταδίου ωρίμανσης. Οι διαφορετικές ποικιλίες παρουσιάζουν σημαντικές διαφορές στα επίπεδα αφομοιώσιμου αζώτου (YAN) και αμινικού αζώτου (FAN). Επιπλέον, το terroir του αμπελώνα επηρεάζει τη συγκέντρωση του YAN, γεγονός που αναδεικνύει τη σημασία της γεωγραφικής προέλευσης στην ποιότητα του τελικού προϊόντος. Η συγκέντρωσή του αφομοιώσιμου αζώτου στο γλεύκος μπορεί να διαφέρει σημαντικά ανάλογα με τη χρονιά, γεγονός που οφείλεται σε κλιματολογικές και καλλιεργητικές μεταβλητές. Στο πλαίσιο της παρούσας μελέτης αξιολογήθηκε το αφομοιώσιμο άζωτο (YAN), ταυτόχρονα με τις γλευκογραφικές παραμέτρους (περιεκτικότητα σε σάκχαρα, ογκομετρούμενη οξύτητα και pH) σε γλεύκη σταφυλιών δεκαέξι γηγενών και διεθνών ποικιλιών Vitis vinifera που καλλιεργούνται σε έξι περιοχές της Βόρειας Ελλάδας. Ο στόχος αυτής της πολυποικιλιακής μελέτης ήταν να διερευνήσει τους παράγοντες που επηρεάζουν την ποσότητα και τη σύνθεση YAN σε τεχνολογικά ώριμα σταφύλια και, ως εκ τούτου, να αξιολογήσει την αναγκαιότητα συμπλήρωσης YAN με πηγή αζώτου, σε γλεύκη από διάφορες γηγενείς και διεθνείς ποικιλίες σταφυλιών. Τα χαμηλά επίπεδα YAN συχνά πιστεύεται ότι είναι η αιτία προβληματικών ζυμώσεων και προκαλούν σημαντικές αλλαγές στις οργανοληπτικές πτυχές του τελικού προϊόντος. Τα επίπεδα YAN στα γλεύκη κυμάνθηκαν από 40 έως 332 mg N/L, και η μεγάλη διακύμανση που παρατηρήθηκε στα επίπεδα YAN, είναι αποτέλεσμα της επίδρασης ποικιλιακών και περιβαλλοντικών παραγόντων. Όλες σχεδόν οι γηγενείς ποικιλίες είχαν επίπεδα αφομοιώσιμου αζώτου μικρότερα από την ελάχιστη απαιτούμενη συγκέντρωση 140 mg/L, επομένως απαιτείται προσθήκη πηγής αζώτου για την ομαλή διεξαγωγή της αλκοολικής ζύμωσης. Το ελεύθερο αμινικό άζωτο μετρήθηκε χρωματομετρικά, το αμμωνιακό άζωτο μετρήθηκε ενζυματικά και οι τιμές τους για κάθε δείγμα γλεύκους αθροίστηκαν για να ληφθεί η συνολική ποσότητα ΥΑΝ. Πραγματοποιήθηκε στατιστική ανάλυση συμπεριλαμβανομένης της ανάλυσης κυρίων συνιστωσών (PCA) για να ανακαλύψει τις σχέσεις μεταξύ των δειγμάτων γλεύκους και των παραμέτρων που μελετήθηκαν. Τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι εμπορικές ποικιλίες μπορούν να συμπεριφέρονται σε διαφορετικά κλίματα στο πλαίσιο της κλιματικής αλλαγής. Στη συνέχεια, μελετήθηκε η σχέση του YAN με την αλκοολική ζύμωση και την ποιότητα των οίνων. Εξετάστηκε η επίδραση της συγκέντρωσης του αφομοιώσιμου αζώτου των σταφυλιών στα φυσικοχημικά, χρωματικά, φαινολικά, αντιοξειδωτικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των παραγόμενων ερυθρών και λευκών οίνων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το YAN επηρεάζει την οξύτητα των οίνων, τα χρωματικά χαρακτηριστικά των ερυθρών οίνων, ενώ φαίνεται να έχει θετική επίδραση σε σημαντικά οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των λευκών οίνων. Στους ερυθρούς οίνους βελτιώνει τη γευστική ποιότητα του οίνου. Ωστόσο, δεν εντοπίστηκαν σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ ΥΑΝ - φαινολικών συστατικών και αντιοξειδωτικής ικανότητας. Παράλληλα, διερευνήθηκε η συγκέντρωση και το προφίλ διαλυτών πρωτεϊνών στα γλεύκη, καθώς και η επίδρασή των πρωτεϊνών στη σταθερότητα και διαύγεια των λευκών οίνων. Αναπτύχθηκαν και αξιολογήθηκαν τεχνικές απομόνωσης και χαρακτηρισμού πρωτεϊνών, που εφαρμόστηκαν σε γλεύκη γηγενών και διεθνών ποικιλιών. Η συγκέντρωση των διαλυτών πρωτεϊνών που προσδιορίστηκαν κυμαίνεται στα όρια που χαρακτηρίζουν γλεύκη άλλων ευρωπαϊκών ποικιλιών. Τα πρωτεϊνικά προφίλ της Μαλαγουζιάς και του Ροδίτη χαρακτηρίστηκαν, με τις πρωτεΐνες 20-40 kDa να σχετίζονται με το φαινόμενο του πρωτεϊνικού θολώματος. Η μελέτη αναδεικνύει τη σημασία της προσαρμοσμένης διαχείρισης του αζώτου και των πρωτεϊνών για τη βελτίωση της ποιότητας του οίνου. Τα ευρήματα της μελέτης έχουν άμεσες εφαρμογές στην οινοποιητική βιομηχανία.