Malolaktisk gæring og mikrobiologi

Velkommen til del 6 af Terroir & vinens kemi. Vi har allerede været omkring jord og klima, syrer og pH, fenoler, aromastoffer og selve den alkoholiske gæring. Nu træder bakterierne ind på scenen. Malolaktisk gæring (MLF) er den proces, der oftest afgør, om en vin føles skarp og spændt eller rund og blød i munden, og den er styret af en mikrobiologi, der er langt mere lunefuld end gærens.

Her går vi i dybden med kemien, med organismerne der udfører arbejdet, og med de redskaber vinmageren har for at fremme eller bremse processen. Det er en del af vinifikationen, hvor små marginer i pH, alkohol og svovl afgør udfaldet.

Hvad du lærer

• Hvad malolaktisk gæring egentlig er på kemisk niveau, og hvilke kofaktorer reaktionen kræver
• Hvilken rolle mælkesyrebakterierne spiller, og hvorfor Oenococcus oeni trives, hvor andre dør
• Hvordan MLF ændrer vinens syre, pH, smag og tekstur
• Hvornår processen ønskes, og hvilke værktøjer der bruges til at fremme eller undgå den

Hvad der sker kemisk

Malolaktisk gæring er navnet på en bakteriel omdannelse af L-æblesyre (L-malic acid) til L-mælkesyre (L-lactic acid). Til trods for navnet er det ikke en gæring i klassisk forstand, men en enzymatisk dekarboxylering: et carboxylsyremolekyle bliver afgivet som kuldioxid undervejs.

Hele reaktionen katalyseres af et enkelt enzym, malatdecarboxylase, der kræver NAD og Mn++ som kofaktorer. Det er værd at hæfte sig ved, at det er en enkelt enzymatisk vej. Det forklarer, hvorfor processen er relativt forudsigelig i sit kemiske resultat, selvom den er svær at styre mikrobiologisk.

L-æblesyre er en hård, divalent syre. L-mælkesyre er blødere og monovalent. Når den ene erstatter den anden, falder den samlede titrerbare syre, og vinens pH stiger typisk med 0,2 til 0,5 enheder. Samtidig frigives kuldioxid. Mængden af æblesyre, der er til rådighed, afhænger i høj grad af klimaet: most fra køligt klima indeholder 2 til 5 g/L L-æblesyre, mens most fra varmt klima ligger under 2 g/L. Den forskel forklarer, hvorfor MLF har større praktisk betydning i kølige dyrkningsområder.

Energi og transport

For bakterien er der mere på spil end blot at fjerne syre. Hastigheden af MLF reguleres af transporten af malat ind i cellen via en L-malat-specifik permease. Når den eksterne malatkoncentration overstiger 5 mM, dannes der malat-afhængigt ATP under dekarboxyleringen. Bakterien får altså et lille energiudbytte ud af processen, hvilket er en del af forklaringen på, at den overhovedet investerer i den. Energihusholdningen er desuden følsom over for sukkerniveauet: under lav glukosekoncentration (2 g/L) er ATP-udbyttet 55%, mod 10% under høj glukosekoncentration (10 g/L).

Mælkesyrebakterierne

Vin er et fjendtligt miljø for de fleste mikroorganismer. Lav pH, alkohol og svovl gør tilværelsen kort for de fleste. Oenococcus oeni er den mælkesyrebakterie, der er bedst tilpasset netop disse barske vilkår, og derfor er den den typiske aktør bag MLF.

De vinassocierede mælkesyrebakterier er ernæringsmæssigt kræsne og langsomtvoksende organismer. De kræver komplekse dyrkningsmedier med blandt andet pantothensyre for at trives. Det er en del af forklaringen på, at MLF ofte først kommer i gang efter den alkoholiske gæring, når gæren har efterladt næringsstoffer og forhold har stabiliseret sig. Et vigtigt tærskelpunkt er celletætheden: betydelig omsætning af L-malat sker typisk ikke, før celletætheden overstiger 1×10^6 celler/mL. Indtil populationen er bygget op, sker der reelt ikke meget.

MLF kan forløbe både under og efter den alkoholiske gæring. Når den sættes i gang samtidig med gæren, taler man om simultan MLF. Det er et valg med konsekvenser, for bakterierne skal da konkurrere i et miljø, hvor alkoholen stiger.

Spontant eller styret

Tidligere var spontan MLF normen, men paradoksalt nok bliver spontan MLF mere uforudsigelig, efterhånden som hygiejnen på vingården forbedres. Den optræder typisk i vine over pH 3,4. For at få mere kontrol blev der i midten af 1990'erne udviklet kommercielle frysetørrede, koncentrerede starterkulturer, som fjernede behovet for genaktivering og foradaptering. Det gav vinmageren mulighed for at inokulere på et valgt tidspunkt frem for at vente på naturen.

Effekt på syre, smag og tekstur

Den mest håndgribelige effekt er afsyringen. Når den hårde æblesyre omdannes til den blødere mælkesyre, opfattes vinen som rundere og mindre skarp. Stigningen i pH ledsager dette. Det er præcis derfor, MLF er så central i kølige områder, hvor mosten kan bære en betydelig æblesyremængde.

Men MLF er mere end afsyring. Mælkesyrebakterier omsætter også citronsyre, som findes i vin i koncentrationer på 0,1 til 0,7 g/L. Denne sidereaktion bidrager til aromaforandringer og er en del af den smagsmodifikation, processen kan give. Aromakomplekset, der opstår under fermentativ omsætning fra bakterier, hører til de fermentative aromaer, som vi berørte i delen om vinens aromastoffer.

Teksturmæssigt opleves resultatet ofte som en blødere, mere cremet mundfølelse. Sammenholdt med den højere pH skifter vinens hele balance karakter, hvilket gør MLF til en stilbeslutning lige så meget som en teknisk. Skal MLF foregå i træ, kan der udvikle sig en røget kompleksitet, og det er en af grundene til, at fadvalg og MLF ofte tænkes sammen. Mere om netop det i næste del.

At styre, fremme eller undgå den

At fremme MLF handler i bund og grund om at give bakterierne et levekår, de kan klare. Klassisk kræver mælkesyrebakterierne varme, lave svovlniveauer, en pH mellem 3 og 4 og de naturlige druenæringsstoffer. Inokulation med en starterkultur giver tidsmæssig kontrol, mens simultan MLF kan vælges, hvor man ønsker processen overstået tidligt.

At undgå MLF kræver, at man arbejder imod bakteriernes tolerancegrænser. Flere faktorer trækker i den retning:

• pH. En vin under pH 3,5 hæmmer væksten af fordærvsbakterier, herunder arter af Lactobacillus og Pediococcus. Lav pH er altså i sig selv en barriere.
• Svovl (SO2). Molekylært SO2 har antimikrobiel effekt. Andelen er stærkt pH-afhængig: ved pH 3 udgør den molekylære fraktion 5 til 10%, mens den nærmer sig nul ved pH 4. SO2 fremkalder desuden et stressrespons i O. oeni og kan sænke ATPase-aktiviteten med op til 70% ved koncentrationer på 20 til 40 mg/L.
• Alkohol. Etanolkoncentrationer over 14% hæmmer både bakterievækst og igangsætning af MLF.

Enzymer og antimikrobielle midler

Ud over de naturlige barrierer findes mere målrettede redskaber. Lysozym spalter β(1-4)-glykosidbindingerne mellem N-acetylmuraminsyre og N-acetylglucosamin i peptidoglykanlaget hos Gram-positive bakterier. Det gør det virksomt mod Gram-positive mælkesyrebakterier, men ikke mod Gram-negative fordærvsbakterier eller gær. Det tilsættes typisk i 250 til 500 mg/L for at forhindre eller forsinke MLF.

Andre midler virker ad andre veje. Dimethyldicarbonat (DMDC) inaktiverer glykolytiske enzymer og hydrolyserer til methanol og kuldioxid inden for en til fem timer. Nisin, produceret af Lactococcus lactis, ændrer bakteriernes cellemembraner, så cytoplasma lækker ud og den protonmotoriske kraft ødelægges. Endelig findes der bakteriofager mod O. oeni, der har potentiale til at danne 100 til 200 afkom per infektionscyklus, og som dermed kan kollapse en bakteriepopulation.

Kort fortalt

• MLF er en enzymatisk dekarboxylering af L-æblesyre til L-mælkesyre, katalyseret af malatdecarboxylase med NAD og Mn++ som kofaktorer.
• Resultatet er afsyring, en pH-stigning på 0,2 til 0,5 enheder, frigivelse af kuldioxid og en blødere tekstur og smag.
• Oenococcus oeni er den bedst tilpassede aktør, men mælkesyrebakterier er kræsne og langsomme, og betydelig omsætning kræver celletætheder over 1×10^6 celler/mL.
• MLF fremmes med varme, lav svovl, pH mellem 3 og 4 og eventuelt starterkulturer. Den undgås med lav pH, SO2, høj alkohol, lysozym, DMDC eller andre midler.
• MLF er både en teknisk og en stilistisk beslutning, ikke mindst i kølige klimaer med højt æblesyreindhold.

Ofte stillede spørgsmål

Hvorfor er MLF vigtigere i kølige klimaer?

Fordi most fra køligt klima indeholder mere L-æblesyre (2 til 5 g/L) end most fra varmt klima (under 2 g/L). Der er simpelthen mere hård syre at blødgøre, så afsyringseffekten er mere mærkbar og oftere ønsket.

Hvorfor er spontan MLF blevet mere uforudsigelig?

Paradoksalt nok bliver den mere uforudsigelig, jo bedre hygiejnen på vingården er, fordi den naturlige population af mælkesyrebakterier reduceres. Derfor blev frysetørrede starterkulturer udviklet i midten af 1990'erne, så vinmageren kan inokulere kontrolleret.

Klar til næste skridt?

MLF og fad hænger tæt sammen, blandt andet fordi processen i kontakt med træ kan tilføre røget kompleksitet. Det er en naturlig overgang til næste del af serien, Fadlagring og modning, hvor vi ser på, hvad selve karret gør ved vinen over tid.

Når du smager dig igennem vine, er det værd at lægge mærke til den runde, cremede mundfølelse, som MLF ofte giver. Kig gerne forbi vores udvalg og prøv at sætte teorien op mod din egen smag. Og husk den enkle sandhed bag al kemien: den bedste sammensætning er den vin, du kan lide, til den mad, du kan lide.