Grape solids: composition and impact on alcoholic fermentation

During alcoholic fermentation, grape solids provide sterols which are necessary for yeast metabolism in anaerobic conditions. The objective of the study aimed i) to better know the sterols composition and content of the grape solids, ii) to determine their impact on the liquid-phase alcoholic fermentation.Seven samples of grape solids obtained from different grape varieties were studied. Sterols content of these grape solids varied from 4 to 11 mg/g of dry matter, ß-sitostérol being the most abundant sterol (approximately 80 % of total sterols).The impact of grape solids on alcoholic fermentation was first studied at the laboratory scale in 1 L fermentors. Each solid particles sample was added to a synthetic must (simulating a must for white winemaking) in order to obtain a standardized addition of 1 mg of phytostérols/L. A control (synthetic must without added particles) was also realized. The turbidity of musts supplied with 1 mg of phytosérols/L varies from 14 à 38 NTU, depending on their origin. Results of the experimental fermentation show that the initial sterols content of the must is a key factor of the alcoholic fermentation. Indeed, when sterols are the limiting factor of the alcoholic fermentation, their presence strongly increased the yeast population and the CO2 production rate. This positive effect can be explained by the fact that sterols improve yeast nitrogen assimilation. A second experiment highlighted that i) nitrogen assimilation increases until sterols represent the limiting factor, ii) the quantity of assimilated nitrogen depends on the yeast strain.In white or rosé winemaking, a suitable concentration of solid particles remains necessary to ensure a complete nitrogen assimilation by yeasts. The higher must assimilable nitrogen must content, the higher sterols concentration allowing the whole yeast nitrogen assimilation is. These results highlight the significance of the balance between these two key nutriments for the control of the fermentation in clarified liquid-phase winemaking.Au cours de la fermentation alcoolique, les particules solides présentes dans le moût de raisin apportent aux levures des phytostérols nécessaires à leur métabolisme en conditions d’anaérobiose.L’objectif des recherches menées consistait à : i) mieux connaitre la composition et la teneur en phytostérols des particules, ii) déterminer leur impact sur la fermentation alcoolique en phase liquide.Un lot de 7 bourbes de cépages différents a été étudié. La teneur en phytostérols des particules solides issues de ces bourbes variait de 4 à 11 mg/g de matière sèche, le β-sitostérol étant le phytostérol majoritaire (environ 80 % des phytostérols).L’impact des bourbes sur la fermentation alcoolique a été évalué en menant une expérimentation à l’échelle laboratoire en fermenteurs de 1 L. Des particules solides issues des différentes bourbes étudiées ont été rajoutées à un moût synthétique (mimant un moût de vinification en blanc) de façon à obtenir pour chaque modalité une teneur standardisée à 1 mg/L en phytostérols. Un témoin (moût synthétique sans particules ajoutées) a également été réalisé. La turbidité des moûts contenant 1 mg de phytosérols/L varie de 14 à 38 NTU. Les résultats de la fermentation expérimentale montrent que la teneur initiale en phytostérols du moût de raisin est un facteur clé de la fermentation alcoolique. En effet, en situation où les phytostérols sont le facteur limitant de la fermentation alcoolique, leur présence augmente fortement la population de levures et la vitesse de production du CO2. Cet effet positif peut s’expliquer par le fait que les phytostérols améliorent l’assimilation de l’azote par les levures.Une deuxième expérimentation a mis en évidence que i) l’assimilation de l’azote par la levure augmente tant que les phytostérols sont le facteur limitant ii) la quantité d’azote assimilé dépend de la souche de levure utilisée.En vinification en blanc ou en rosé, une concentration optimisée de particules reste donc nécessaire pour une assimilation complète de l’azote par les levures. Plus la teneur en azote assimilable du moût est élevée, plus la quantité de lipides nécessaire aux levures pour permettre l’assimilation de la totalité de l’azote est élevée. Ces résultats montrent bien l’importance de l’équilibre entre ces 2 nutriments clés pour le contrôle de la fermentation en vinification en phase liquide clarifiée