Study and characterization of the chemical attributes and sensory properties of Savatiano wines: effects of different terroirs and wine yeasts

Abstract

The concept of terroir, combined with traditional varieties, specific geographical indications, and wine microbiota, is considered of great interest in providing quality and distinctiveness to wines, which can help them stand out in an increasingly competitive market. Therefore, it is essential to investigate terroir-driven factors, such as environmental variables and indigenous yeast contributions, that influence wine composition and sensory properties to enhance the unique characteristics and improve the quality of regional wines recognized by specific geographical indications. The present PhD thesis is focused on Savatiano (Vitis vinifera L.), the indigenous white grape variety of the Attica wine region in Greece. Noted for its adaptability to global warming and its distinctive characteristics in local wines, particularly from the EU-regulated production regions, Savatiano is receiving renewed attention. However, scientific research on its chemical and sensory profile remains limited. Thereby, this study aimed to investigate the impact of terroir and indigenous yeast strains on the chemical composition, sensory attributes, and typicity of Savatiano wines within the Attiki Protected Geographical Indication (PGI) region. Initially, wines produced from grapes grown across three sub-regions of Attica—east, north, and southwest — were analyzed to determine the characteristics of the variety, such as aroma compounds, phenolics, and sensory attributes, and to evaluate how regional factors, including soil type and climate, influence these properties. Results indicated terroir-specific variations in volatile compounds and sensory profiles. Wines from east Attica, with sandy soils and warmer climates, exhibited higher concentrations of terpenes and esters, contributing to pronounced floral and fruity aromas. In contrast, wines from cooler regions and clay-rich soils in the northern part were characterized by elevated levels of C₆-compounds, presenting herbaceous and mineral nuances. Phenolic profiling revealed relatively low levels of these compounds, typical of the variety, yet terroir seemed to impact the accumulation of specific flavonoids and phenolic acids, highlighting soil classification as a key determinant. Subsequent investigations focused on the role of indigenous Saccharomyces cerevisiae strains in shaping the chemical and sensory attributes of Savatiano wines and their contribution to the expression of varietal identity. Selected native strains isolated from spontaneous fermentations were compared to commercial strains in controlled fermentations of Savatiano must. Wines produced with indigenous yeasts exhibited distinct metabolic profiles, including glycerol production and organic acid metabolism, while associated with elevated levels of key aroma compounds such as terpenes and esters. Sensory analysis confirmed higher aromatic complexity and enhanced typicity in wines fermented with indigenous strains, presenting intense fruity, floral, vanilla, and honey attributes. Transcriptome analysis provided insight into the metabolic activity of native yeasts and further highlighted strain-specific gene expression patterns that influence fermentation metabolism and aroma-related pathways. Finally, expanding this approach to sparkling wine production using the traditional method, it was concluded that native yeasts successfully conducted secondary fermentation, resulting in lower acetic acid levels and demonstrating promising potential in improving foam quality due to the increased macromolecular content (proteins, mannoproteins) released during autolysis. Although the longer aging time on lees reduced certain aroma compounds, indigenous strains contributed to a more complex volatile profile, evolving from fruity-floral to toasty and creamy notes and distinguishing them as viable alternatives to commercial yeasts, which retained a strong fruity profile and showed less autolytic capacity. Overall, this thesis presents the first chemosensory characterization of Savatiano wines from Attica. The findings of this thesis provide a scientific basis for future winemaking strategies that valorize terroir parameters and native microbial resources, thereby contributing to the authenticity and recognition of Greek wines.

H έννοια του terroir, σε συνδυασμό με την αξιοποίηση των γηγενών ποικιλιών αμπέλου, συγκεκριμένων γεωγραφικών ενδείξεων και τη μικροβιακή χλωρίδα του οίνου, θεωρείται ιδιαίτερου ενδιαφέροντος για την παραγωγή ποιοτικών οίνων με διακριτό χαρακτήρα, που μπορούν να ξεχωρίσουν σε μια ολοένα και πιο ανταγωνιστική αγορά. Συνεπώς, είναι απαραίτητη η διερεύνηση παραγόντων που σχετίζονται με το terroir, όπως τα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά και η συμβολή των γηγενών ζυμομυκήτων, που επηρεάζουν τη σύσταση και τις οργανοληπτικές ιδιότητες του οίνου, με σκοπό την ενίσχυση των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών και τη βελτίωση της ποιότητας των οίνων που φέρουν γεωγραφικές ενδείξεις. Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται στο Σαββατιανό (Vitis vinifera L.), την παραδοσιακή λευκή ποικιλία αμπέλου της οινοπαραγωγικής περιοχής της Αττικής, αλλά και την πλέον πολυφυτεμένη σε όλη την Ελλάδα. Η ποικιλία Σαββατιανό λόγω της προσαρμοστικότητάς της στην κλιματική αλλαγή και του ιδιαίτερου χαρακτήρα των οίνων ειδικότερα από τις αναγνωρισμένες και προστατευόμενες από την νομοθεσία περιοχές παραγωγής του, προσελκύει εκ νέου το επιστημονικό και οινικό ενδιαφέρον. Ωστόσο, υπάρχει έλλειψη δημοσιευμένων επιστημονικών ερευνών που σχετίζονται με το χημικό και οργανοληπτικό προφίλ οίνων της ποικιλίας. Ως εκ τούτου, η παρούσα μελέτη στοχεύει στη διερεύνηση της επίδρασης του terroir και των γηγενών στελεχών ζυμομυκήτων στη χημική σύσταση, τις οργανοληπτικές ιδιότητες και την τυπικότητα των οίνων της ποικιλίας εντός της ζώνης Προστατευόμενης Γεωγραφικής Ένδειξης (ΠΓΕ) Αττικής. Αρχικά, σταφύλια που συλλέχθηκαν από τρεις υποπεριοχές της Αττικής, Ανατολική (Ε), Βόρεια (Ν) και Νοτιοδυτική (SW), χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή οίνων με κοινό πρωτόκολλο οινοποίησης. Οι παραγόμενοι οίνοι αναλύθηκαν προκειμένου να προσδιοριστούν τα χαρακτηριστικά της ποικιλίας, όπως η χημική και οργανοληπτική περιγραφή του αρώματος καθώς και το φαινολικό προφίλ και να αξιολογηθεί η επίδραση παραγόντων όπως ο τύπος του εδάφους και κλιματικοί παράμετροι στα χαρακτηριστικά αυτά. Τα αποτελέσματα έδειξαν διαφοροποιήσεις ανά περιοχή στο πτητικό προφίλ και στο άρωμα των οίνων. Συγκεκριμένα, oι οίνοι από το ανατολικό τμήμα της Αττικής, με αμμώδη εδάφη και θερμότερο κλίμα, παρουσίασαν υψηλότερες συγκεντρώσεις τερπενίων και εστέρων, συμβάλλοντας σε έντονα ανθικά και φρουτώδη αρώματα. Αντιθέτως, οι οίνοι από τις βόρειες περιοχές της Αττικής, με πιο δροσερό κλίμα και εδάφη πλούσια σε άργιλο, χαρακτηρίστηκαν από αυξημένα επίπεδα πτητικών ενώσεων με έξι άτομα άνθρακα (C₆), και παρουσίασαν πιο φυτικό και ορυκτό αρωματικό χαρακτήρα. Η ανάλυση της φαινολικής σύστασης των οίνων έδειξε ότι το Σαββατιανό είναι μια ποικιλία χαμηλή σε συγκέντρωση φαινολικών ενώσεων. Ωστόσο βρέθηκε μια σχέση μεταξύ της περιεκτικότητας σε φαινολικά οξέα και φλαβονοειδή και των περιοχών που μελετήθηκαν, με τον τύπο εδάφους να είναι καθοριστικός παράγοντας σε αυτή τη ταξινόμηση. Στην συνέχεια η μελέτη επικεντρώθηκε στην αξιολόγηση του ρόλου των γηγενών στελεχών Saccharomyces cerevisiae στα χημικά και αισθητηριακά χαρακτηριστικά των οίνων της ποικιλίας Σαββατιανό και τη συμβολή τους στην έκφραση της τυπικότητας. Για το σκοπό αυτό, επιλεγμένα στελέχη απομονώθηκαν από αυθόρμητες ζυμώσεις και συγκρίθηκαν με εμπορικά στελέχη σε ελεγχόμενες συνθήκες ζύμωσης. Οι οίνοι που παράχθηκαν μετά τον εμβολιασμό με γηγενείς ζυμομύκητες εμφάνισαν διακριτά μεταβολικά προφίλ, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής γλυκερόλης και του μεταβολισμού των οργανικών οξέων, καθώς και αυξημένα επίπεδα πτητικών ενώσεων με σημαντικό αντίκτυπο στο άρωμα όπως τα τερπένια και οι εστέρες. Η οργανοληπτική αξιολόγηση των οίνων επιβεβαίωσε την ύπαρξη τυπικότητας και μεγαλύτερης αρωματικής πολυπλοκότητας στους οίνους που προήλθαν με τα γηγενή στελέχη, παρουσιάζοντας έντονα αρώματα φρούτων, άνθεων, βανίλιας και μελιού. Η μελέτη του μεταγραφικού προτύπου έκφρασης γονιδίων των γηγενών ζυμομυκήτων παρείχε περαιτέρω πληροφορίες για τη μεταβολική δραστηριότητα τους, αναδεικνύοντας την σχέση στελέχους - σχετικής έκφρασης γονιδίων που εμπλέκονται στα μεταβολικά μονοπάτια της ζύμωσης και της σύνθεσης αρωματικών συστατικών.Τέλος, η εφαρμογή της ίδιας προσέγγισης για την παραγωγή αφρωδών οίνων με τη παραδοσιακή μέθοδο, παρουσίασε ότι οι γηγενείς ζυμομύκητες είναι ικανοί να ολοκληρώσουν επιτυχώς τη δεύτερη ζύμωση στη φιάλη, οδηγώντας σε χαμηλότερα επίπεδα οξικού οξέος και συμβάλλοντας στη βελτίωση της ποιότητας του αφρού λόγω της αυξημένης απελευθέρωσης μακρομορίων (πρωτεΐνες, μαννοπρωτεΐνες) κατά την διαδικασία της αυτόλυσης. Αν και η παλαίωση των οίνων οδήγησε σε μείωση ορισμένων πτητικών ενώσεων, τα γηγενή στελέχη συνέβαλαν σε ένα πιο σύνθετο αρωματικό προφίλ, εξελισσόμενο από φρουτώδες-ανθικό σε πιο πολύπλοκο με νότες από τοστ και μπριός, διατηρώντας τα τυπικά αρώματα της ποικιλίας. Η χρήση επομένως γηγενών ζυμομυκήτων για τη παραγωγή αφρωδών οίνων ποιότητας αποτελεί μια βιώσιμη εναλλακτική λύση έναντι στη χρήση εμπορικών στελεχών τα οποία παρουσίασαν μικρότερη ικανότητα αυτόλυσης και παρείχαν έναν έντονο φρουτώδη και μη επιθυμητό χαρακτήρα στους αφρώδεις οίνους. Συνολικά, η παρούσα διατριβή αποτελεί τη πρώτη αποτύπωση των χημικών και οργανοληπτικών χαρακτηριστικών οίνων της ποικιλίας Σαββατιανό από την Αττική. Τα ευρήματα της παρούσας διατριβής προσφέρουν επιστημονική βάση για μελλοντικές οινοποιητικές στρατηγικές που αξιοποιούν τους γηγενείς μικροοργανισμούς και συμβάλλουν στην αυθεντικότητα και αναγνώριση των ελληνικών οίνων.