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Hefe-assimilierbarer Stickstoff (YAN) – essenzieller Hefenährstoff für gesunde Weingärungen

Veröffentlicht von Sabrina Mesters-Wöll am 30.07.2020 10:32:16

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Hefe-Ernährung bei der Weingärung

Gärstockungen galten jahrelang als Fluch der Weinindustrie. Sie verbrauchen Tankressourcen und erhöhen das Risiko der Entwicklung unerwünschter Mikroorganismen, die den Verderb des Weins bedeuten können. Das Problem war so ernst, dass es beispielweise an der University of California in Davis/USA Studien gab, die sich im Rahmen eines großen Forschungsstipendiums der Untersuchung von Ursachen und möglichen Lösungen des Problems widmeten.

Einer der Hauptteile der Studie über Gärstockungen befasste sich mit den Nahrungsbedürfnissen von Hefe. Wie jeder andere lebende Organismus braucht auch Hefe bestimmte Nährstoffe für ihre Vitaltät und ihre Stoffwechselaktivitäten, während sie z.B. Traubenmost in Wein verwandelt. Essenziell ist hierbei die optimale Menge an stickstoffhaltigen Verbindungen, welche die Hefezellen für gesunde Membranen, gut entwickelte Zellstrukturen und Resistenzen gegenüber konkurrierenden Mikrorganismen benötigen.

Als ein Ergebnis der Forschungsarbeiten werden heute im Kellereibedarf eine Reihe von Hefe-Nährstoffzusätzen angeboten, die den gesamten Nährstoffbedarf von Hefe für den Gärungsprozess abdecken. Diese können von einfachen Diammoniumphosphatsalzen (DAP) bis hin zu Mischungen aus komplexen Aminosäuren, Fettsäuren und Mikronährstoffen reichen.

Die verschiedenen Heferassen stellen dabei individuelle Ansprüche an die Nährstoffzusammensetzung. Die Messung des Nährwertprofils zur optimalen Abstimmung auf die vergärende Heferasse wird somit zu einer Schlüsselanforderung bei der Laboruntersuchung von Most.

Hefe-assimilierbarer Stickstoff (YAN) in Most

Der wichtigste Parameter für den Nährstoffbedarf von Hefe bei der Weinherstellung ist der Hefe-assimilierbare Stickstoff (Yeast Assimilable Nitrogen, YAN).

YAN, auch bekannt als Formolzahl, ist ein Maß für den von den Weinhefen umsetzbaren Stickstoff im Wein. Stickstoffhaltige Verbindungen sind für die Weinherstellung unerlässlich. Im Traubensaft muss eine ausreichende Konzentration an Stickstoff vorhanden sein, um einen gesunden Hefemetabolismus und eine effiziente Gärung zu gewährleisten. Ein niedriger Stickstoffgehalt kann zu langsamen oder unvollständigen Gärungen führen. Wenn die Stickstoffverfügbarkeit im Most zu niedrig ist, kann die Hefe weniger effiziente, unerwünschte Gärungspfade durchlaufen, die möglicherweise Schwefelwasserstoff ergeben, eine Verbindung, die für ihren Geruch nach “faulen Eiern” bekannt ist.

Bei YAN handelt es sich eigentlich um einen Kombinationsparameter, der sich aus den beiden folgenden Parametern im Most zusammensetzt:

  • Ammoniak
  • Alpha-Aminosäure-Komplex (Free Amino Nitrogen, FAN)

Die beiden getrennt und gemessenen und kombinierten Werte ergeben das Gesamtnährstoffprofil (YAN) des Traubenmostes.

Bei der Laboranalyse wird YAN in den Einheiten ppm oder mg/L gemessen.
In der Fachliteratur werden für die Weinhefe Saccharomyces YAN-Gehalte von mindestens 140-150 mg/L (1) gefordert. Der aus Weintrauben gewonnene Saft verfügt naturgemäß über eine weitreichende YAN-Spanne von ca. 30-40 mg/L bis zu 1000 mg/L. Die YAN-Werte im Saft liegen jedoch im Allgemeinen bei 100-150 mg, was laut den Forschungsdaten als leicht nährstoffarm angesehen werden kann (2, 3).

Ergänzung von YAN in Most

Das Ziel der YAN-Überwachung im Weinlabor besteht darin, zu prüfen, ob ein Most ausreichend Nährstoffe enthält. Basierend auf diesen Daten kann eine optimale Supplementierung des Mosts mit Hefe assimilierbarem Stickstoff erfolgen. Ist der Gehalt an YAN im Most zu gering, besteht das Risiko einer Gärstockung durch Nährstoffmangel. Ein Überschuss an YAN kann jedoch auch Probleme bei der Weinproduktion verursachen; in erster Linie durch die Entstehung unerwünschter Aromastoffe oder die Entwicklung unerwünschter Mikroorganismen.

Die meisten Hefehersteller geben die ernährungsphysiologischen Anforderungen für jede Heferasse an. In der Regel erfolgt die Empfehlung kategorisiert nach Heferassen mit niedrigem, durchschnittlichen oder hohem YAN-Anspruch.

HI96811-wineNeben den grundsätzlichen Nährstoffanforderungen der verschiedenen Heferassen gibt es eine weitere Komponente, die auf die Entwicklung der Hefe Einfluss nimmt. Höhere Brix-Werte führen zu höheren Endalkoholgehalten und bedeuten außerdem einen größeren osmotischen Druck für die Hefe, bevor die Gärung beginnt. Beide Stressbedingungen erfordern eine stärkere Nahrungsergänzung der Hefe vor der Gärung, um gesunde Impfungen und eine reibungslose Gärung zu gewährleisten.

YAN in Most messen

HI801-iris-YAN-BarrelsFür die meisten Weinlabore gibt es zwei gebräuchliche Methoden zur Messung von YAN-Werten in Saft: Die Spektralphotometrie oder die Ermittlung der Formolzahl durchTitration.

Die YAN-Bestimmung mittels Spektralphotometrie ist die gebräuchlichere der beiden Methoden. Sie ist - nach Amortisierung der Gerätekosten - kostengünstig und erzeugt weniger chemischen Abfall. Ammoniak und FAN werden bei dieser Methode getrennt analysiert, und die kombinierten Ergebnisse der beiden Methoden ergeben den Gesamt-YAN-Wert.
Die Anfangsinvestition besteht aus einem Spektralphotometer, welches die Absorption bei 340 nm ablesen kann. Als Zubehör und Verbrauchsmaterial sind Enzym-Testkits, Mikropipetten, Pipettenspitzen und Probenküvetten erforderlich.
Spektralphotometrische Tests erfordern Präzision bei sehr kleinen Probenmengen, da sie anderenfalls eine gewisse Variabilität aufweisen können.

Die Titrationsmethode für YAN beruht auf der die Ermittlung der Formolzahl. Die Formolzahl (oder Formolindex) ist eine Kennzahl für den Gehalt an mit Formaldehyd umsetzbaren Aminosäuren und anderen Stickstoffverbindungen. Sie wird durch einen speziellen Säure-Base-Titrationsvorgang mit Natronlauge unter Zugabe von Formaldehydlösung bestimmt.

Die Anfangsinvestition besteht aus einem geeigneten Titrationssystem. Als Zubehör und Verbrauchsmaterial sind u.A. Reagenzien erforderlich. Ein weiterer Kostenfaktor ist die umweltgerechte Entsorgung des Formaldehydreagenz als toxische Chemikalie.
Die manuelle Titration weist eine erhöhte Variabilität auf, die durch den Einsatz von Autotitrations-Systemen minimiert werden kann.

Lösungen zur Bestimmung von YAN von Hanna Instruments

Mit dem Spektralphotometer iris HI801 und unserem Titrationssystem HI931 bietet Hanna Instruments Geräte an, die die Anforderungen an die YAN-Analyse ideal erfüllen:

Unser Spektralphotometer iris HI8spectrophotometer-iris-angle-hi80101 ist ein elegantes, kompaktes und intuitiv zu bedienendes Spektralphotometer, das alle Wellenlängen im sichtbaren Spektralbereich und im nahen Infrarot misst. Es bietet eine präzise Wellenlängenauswahl im Bereich zwischen 340 und 900 nm was eine exakte Befolgung von Methoden in Kombination mit der geforderten Genauigkeit erlaubt.
Messungen sind reproduzierbar, unabhängig vom Probendurchsatz, dank des speziell konstruierten, extrem hochwertigen optischen Systems.
Die Anpassungsmöglichkeiten beinhalten unterschiedliche Küvettenformen und -größen, benutzerdefinierte Kalibrierkurven und Methoden.
Das Spektralphotometer iris wurde nach AOAC-Standards unter Verwendung führender Enzymkits der Weinindustrie sowohl für Ammoniak- als auch für NOPA-Methoden für FAN validiert, um genaue YAN-Werte zu erhalten.

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HI931-Angle-Low-Right-2Mit dem potentiometrischen Titrationssystem HI931 steht Ihnen ein hochentwickeltes automatisches Titrationssystem der neuesten Generation zur Verfügung, welches außerdem alle Vorteile eines fortschrittlichen pH-Messgeräts besitzt. Es iefert hervorragende Ergebnisse und beschleunigt die Produktivität.

Die Funktionshighlights umfassen:

  • Dynamische Dosierungsfunktion
  • Äquivalenz-Endpunktdetektion
  • Signalstabilisierung
  • Vielfältige Titrationsarten mit verschiedenen Elektroden (Säure-Base-, Redox-, Fällungs-, komplexometrische, nicht-wässrige, argentometrische und ionenselektive Titrationen
  • Elektrochemische Messfunktion für pH, mV/Redoxpotential und ionenselektive Elektroden (ISE).
  • Austauschbare Büretten, unterschiedliche Bürettengrößen
  • Präzisionsdosierpumpe
  • Automatische Zugabe von Reagenzien über zweite Bürette.
  • Möglichkeit der automatischen Zugabe von Maßlösungen vor jeder Titration
  • Interaktives Farb-Display, detaillierte Titrationsgraphen:
  • Vorprogrammierte und benutzerdefinierbare Methoden

Eine vorprogrammierte Methode zur zur Bestimmung der Formolzahl in Wein und Fruchtsäften kann mitgeliefert werden.

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Literatur:

1) Henschke, P.A. and Bell, S. Implications of nitrogen nutrition for grapes, fermentation and wine. Australian Journal of Grape and Wine Research (2005).

2) Butzke, C. Survey of Yeast Assimilable Nitrogen Status in Musts from California, Oregon and Washington. Am. J. Enol. Vitic. (1998).

3) Vintessential Laboratories. Survey of Yeast Assimilable Nitrogen Status in Chardonnay and Shiraz Grapes from the Granite Belt 2012 Vintage.

Neben der Analyse des YAN-Wertes bieten wir eine Vielzahl an Messtechnik für die Wein-Analyse. 

Original Artikel: Hanna Instruments, Rhode Island/USA. Aus dem Englischen von Sabrina Mesters-Wöll

 

Anwendungsbereich: Wein

Themen: Titration, pH-Wert, Lebensmittel, pH-Meter, Foodcare, Säure, Refraktometer, Brechungsindex, Wein, Stickstoffverbindungen

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