Maitrise des intrants lors de la fermentation œnologique

(1)

Maitrise des intrants lors de la

fermentation alcoolique

(2)

Les intrants en œnologie

- utilisés à différents stades de la vinification

(fermentation, clarification, stabilisation ….)

- nombreux : 87 produits répertoriés par l’OIV

Enjeu : améliorer leur maitrise - raisonner leurs apport

Cet atelier : focalisation sur les intrants

(3)

(4)

Azote Vitamines

Minéraux …

Lipides, oxygène

Pour la croissance et la survie des levures …

(5)

Mout 0 25 50 75 100

Azote assimilable (mg/l

)

0 100 200 300 400 500 _N_a_s_s_i_m_i_l_a_b_l_e Nammoniacal

Azote assimilable

- surtout ammonium + acides aminés libres (+ peptides)

- indispensable pour la croissance et l’activité des levures

- influe sur la synthèse d’aromes fermentaires

- très variable suivant les cépages, régions et années

L’azote

Carence quand < 150-200 mg/l Mouts carencés plus fréquents en zone méridionale

(6)

Le nutriment qui influe le plus sur la vitesse de fermentation

L’azote

Epuisement pendant la phase de croissance des levures

(7)

Les lipides

- surtout stérols et acides gras insaturés

- indispensables pour la survie des levures (membrane cytoplasmique)

- indispensables pour limiter les risques d’arrets de fermentation

- principalement dans les bourbes

- en trop faible quantité dans certains mouts (blancs et rosés)

L’oxygène :

- nécessaire pour la synthèse d’ergostérol et d’AG insaturés

- ‘remplace’ l’apport de lipides

Les lipides et l’oxygène

(8)

Les vitamines

Time (h) 0 1 2 3 lo g ( [ 14 C -T h ia m in ] ) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Time (h) 0 1 2 3 [ 14 C -T hi am in ] ( µ g l -1 ) 0 10 20 30 40 50 60 slope Y = -1.01 h-1 Y

24°C, X

₀

=

10

6

La thiamine

- seule vitamine dont l’ajout est autorisé

- peut être limitante

dans des mouts contaminés

(9)

La gestion des nutriments pour

améliorer le déroulement de la

(10)

Les ajouts combinés oxygène - azote

Oxygène et azote

fonctionnent en synergie

(11)

Ces ajouts sont très

efficaces …

(12)

La gestion des bourbes

Différents % de bourbes: 0, 0.4 et 3%

(13)

130 170 210250 0 50 100 150 0 1,5 A zo te r es . (mg /l)

(14)

La gestion des nutriments est importante pour un bon

déroulement de la fermentation

Elle est aussi importante vis-à-vis des caractéristiques du

produit : cf présentation Jean-Roch Mouret

Il existe des nutriments de plus en plus performants : cf

(15)

Maîtrise des intrants lors de la

fermentation œnologique

(16)

Impact des paramètres initiaux sur les

cinétiques de synthèse des arômes

fermentaires :

(17)

Cinétique de synthèse des arômes

fermentaires



Arômes fermentaires

produits tout au long de

la fermentation, à

l’exception du propanol

0.0 0.5 1.0 0.0 0.5 1.0 0 50 100 150 propaol (/50 ), is obut a nol (/50 ), a c é tate d'i s oam y le , hex anoate d'éth y le ( mg/L ) dCO2 /dt (g /L.h) temps Maccabeu dCO2/dt propanol isobutanol acétate d'isoamyle hexanoate d'éthyle 0.0 0.5 1.0 0.0 0.4 0.8 0 50 100 150 cCO 2/dt (g /L.h ) O ctan oat e d'éth y le (m g/L ) Sucre consommé (g/L) Moût synthétique _

2 phases de production linéaires

par rapport au sucre (moment de

la transition variable en fonction

des composés)



Rendement de la 2

e

phase

systématiquement supérieur

(18)

Impact de la température



Existence d’une T° optimale

pour la synthèse de

phényléthanol



Impact positif de la T° sur la

production des autres

alcools supérieurs

40 45 0.5 1.5 18 23 28 A c é tate d'é th y le (mg/L) A c é tate d'i s oam y le , hex a noate d'é th y le (mg/L) Température (°C) Acétate d'isoamyle Hexanoate d'éthyle Acétate d'éthyle 

Impact négatif de la T°

(19)

Impact de la teneur initiale en azote

25 35 45 55 0 1 2 50 150 250 350 A c é tate d'é th y le (mg/L) A c é tate d'i s oam y le , hex a noate d'é th y le (mg/L) Azote initial (mgN/L) Acétate d'isoamyle Hexanoate d'éthyle Acétate d'éthyle



Existence d’une dose optimale

d’azote (200-250 mgN/L) pour la

production d’alcools supérieurs,

à l’exception du propanol



Augmentation des

concentrations finales en esters

avec la teneur initiale en azote

(20)

Effet combiné de l’azote, des lipides et

de la température

 Phényléthanol : optimum pour les 3

facteurs

 Butanoate d’éthyle : fort impact des

3 facteurs, influence des lipides plus fort pour les esters d’éthyle que pour les esters d’acétate

 Acétate d’isoamyle : fort impact des

3 facteurs, principalement de l’azote



Nécessité d’une gestion

coordonnée des 3 paramètres

(21)

Interaction azote/lipides

0.00 0.10 0.20 0.30 0 50 100 150 200 A cé ta te d 'iso b u tyle (m g/L ) Sucre consommé (g/L) MS70, 2mg/L lipides MS70, 8mg/L lipides 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 50 100 150 200 A cé ta te d iso b u tyle (m g/L ) Sucre consommé (g/L) MS330, 2mg/L lipides MS330, 8mg/L lipides

Esters d’acétate

0.0 0.5 0 50 100 150 200 He xa n oa te d 'é th yl e (m g/L ) Sucre consommé (g/L) MS70, 2mg/L lipides MS70, 8mg/L lipides 0.0 1.0 2.0 0 50 100 150 200 He xaoa te d 'é th yl e (mg /L) Sucre consommé (g/L) MS330, 2mg/L lipides MS330, 8mg/L lipides

Esters d’éthyle



Interaction forte entre les teneurs initiales en lipides et en azote

sur la synthèse des esters

(22)

Les besoins nutritionnels des levures

Nutrition azotée:

- sources organique et inorganique

- quels impacts sur la sécurité fermentaire

et le profil organoleptique?

(23)

Impact d’une nutrition

levurienne adaptée et

raisonnée sur le déroulement

de la fermentation alcoolique

et le profil sensoriel du vin.

Anne ORTIZ-JULIEN

(24)

Source de carbone

= sucre Sources d’azote

Vitamines

Minéraux

Stérols, acides gras insaturés

La levure doit trouver des nutriments pour assurer les fonctions de croissance, production et maintenance

(25)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 V it ilev u re B V IT IL EV U RE D V 10 V IT IL EV U RE Qu ar tz V it ile vu re E C 11 18 V IT LE V U RE V E V IT IL EV U RE C SM V IT IL EV U RE S yr ah V IT IL E V U RE A lb a fl o r V IT IL EV U RE G re n ac h e V IT IL EV U RE MT V IT IL E V U RE M O 5 V IT IL EV U RE K D V IT IL E V U RE M 8 3 V IT IL E V U RE L B B la n c V IT IL EV U RE M V O 3 00 1 V IT IL EV U RE C

gamme VITILEVURE - besoin en azote

1 2 3 4 5 6

Grande variabilité parmi les levures

oenologiques

Julien et al., 2001

mg d’azote assimilable nécessaire pour consommer 1g de sucre

(26)

Source d’azote organique, source

d’azote inorganique :

(27)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 50 100 150 200 250 300 350 Time (h) F erme n tat io n ra te (g l- 1h-1) Control Fermaid O DAP Nutriment organique Viognier 18°C (Pech-Rouge)

Sugar(215 g/l) Azote ass.: < 100mg/l

Addition de bourbes pour avoir N seul facteur limitant

16mg/l azote ass. ajouté

(DAP or nutriment organique)

Qualité de la source azotée sur la FA

(28)

 24 mg/l de nutrition organique sont plus efficaces sur les performances fermentaire s des levures, comparés à 50 mg/l d’azote inorganique (DAP):

Fermentation écourtée de 2 jours.

 Azote organique 2* plus efficace que l’azote inorganique 0 4 8 12 16 20 Control DAP (50mg/l YAN) Fermaid O (24mg/l YAN) Days 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 % v s D A P (5 0mg /l Y A N) _{Nutrition organique} @ 24mg/l YAN

 Impact positif de l’azote

organique vs inorganique sur la biosynthèse des arômes fermentaires

Qualité de la source azotée sur la FA et

le profil aromatique

Nutrition org

(29)

Effet levure: Levure aux faibles besoins N : impact positif de l’apport d’N org. Moins d’impact sur levures aux forts besoins N

Sauvignon blanc

Rôle de l’azote sur la production d’arômes

fermentaires

(30)

(31)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 3MH A-3MH Témoin Ajout de DAP 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 3MH A-3MH Témoin Ajout de DAP Sauvignon blanc Languedoc 2004 Sauvignon blanc Gers 2006

L’ajout d’ammonium en excès en début de FA peut limiter l’entrée du précurseur dans la levure et par conséquent la production

desthiols. NH₄+_{en excès} Gap1p Acides aminés Cys-3MH effet répressif NCR

Subileau & Salmon, FEMS Yeast Res 8 (2008) 771-780

Schneider

(32)

(33)

Perspectives, nouvelles

« découvertes »…

L’équilibre nutritionnel:

la clé pour éviter les arrêts de

fermentation et les déviations

(34)

La nutrition : l’azote, mais pas que !

Mineraux

Mg

++

_{, Mn}

++

_{, Zn}

++

_,

Cu

++

K

+

_{, Ca}

++

Vitamines

Thiamine

Biotine,

Panthotenate

...

Le rôle clé des micronutriments

Cofacteurs enzymatiques

Activateurs des pompes membrannaires ATPase Meilleure tolérance éthanol et température

Essentielles pour la synthèse des acides aminés, des acides gras et des protéines

Essentielles pour une croissance optimale de la levure, résistance aux stress

(35)

Un déséquilibre entre minéraux peut

stopper complètement l’activité de la

levure arrêt de FA

Equilibres nutritionnels :

le rôle des minéraux

GEFERTO projet (Tuscany 2002); Milieu synthétique de fermentation

MS 300, 240 g/l sucres, 200mgN/l YAN,

(36)

Importance des vitamines:

Interactions pantothenate x azote

Impact sur la production d’H2S:

2 levures :

EC1118 & 522D

• Carence en pantothenate

 forte production d’H2S

• Augmentation de l’H2S si le

pantothénate est déficient et

l’azote élevé.

• Simple gestion de l’azote : très

risqué et insuffisant pour

assurer un profil qualitatif

(37)

Equilibres nutritionnels : impact sur la viabilité

Interactions azote x lipides

Blondin et Tesnières., 2013, PlosOne : 8, e1645

En carence lipidique (ergostérol) :

• Rapide perte de viabilité cellulaire pendant la phase stationnaire

(38)

Biosynthèse des esters par la levure :

Interactions azote x lipides

Faible azote (70 mg/l)

2 levures (rouge/ bleue), 2 [lipides]

Fort azote (300 mg/l)

2 levures, 2 [lipides]

 Pas de différence sur la production d’esters :

production faible d’esters

 Impact levure

 Fort impact sur production d’esters : forte

production avec fort azote, modulée par [lipides]:

2mg/l lipides : surproduction d’esters

 Pas de perte de viabilité à 2 mg/l lipides (60 NTU)

(39)

Equilibres nutritionnels :

impact sur l’activité fermentaire

Comparaison d’ajouts (initial et 1/3 de FA) d’un cocktail d’acides aminés avec l’ajout d’un nutriment organique d’origine 100% levure

(40)

Synthèse d’esters en conditions œnologiques :

suivi en ligne pendant la fermentation

alcoolique (cf. Jean-Roch Mouret)

(41)

0 1 2 3 4 5 0 50 100 150 C ° (m g/L ) C° (mg/L)

Conversion des alcools sup en esters

témoin

Nutriment complexe organique DAP

(42)

En résumé…

• Nutrition adaptée

:fonction de la souche de

levure, de la phase de la fermentation

• Nutrition raisonnée

: qualité plutôt que

quantité, en fonction du profil de vin

recherché

• Gestion des équilibres nutritionnels

:

(43)