Малолактическая конверсия (также известная как малолактическая ферментация или ЯМФ ) — это процесс в виноделии , в котором терпкая на вкус яблочная кислота , естественным образом присутствующая в виноградном сусле , преобразуется в более мягкую на вкус молочную кислоту . Малолактическая ферментация чаще всего выполняется как вторичная ферментация вскоре после окончания первичной ферментации , но иногда может проходить одновременно с ней. Этот процесс является стандартным для большинства видов красного вина и распространен для некоторых сортов белого винограда , таких как Шардоне , где он может придать «маслянистый» привкус от диацетила , побочного продукта реакции. [1]
Реакция ферментации осуществляется семейством молочнокислых бактерий (LAB); Oenococcus oeni и различными видами Lactobacillus и Pediococcus . С химической точки зрения, яблочно-молочное брожение представляет собой декарбоксилирование , что означает, что в процессе выделяется углекислый газ . [2] [3]
Основная функция всех этих бактерий — преобразование L-яблочной кислоты, одной из двух основных виноградных кислот, содержащихся в вине , в другой тип кислоты, L+ молочную кислоту. Это может происходить естественным образом. Однако в коммерческом виноделии малолактическая конверсия обычно инициируется инокуляцией желаемых бактерий, обычно O. oeni . Это предотвращает появление нежелательных штаммов бактерий с «неприятными» привкусами. И наоборот, коммерческие виноделы активно предотвращают малолактическую конверсию, когда она нежелательна, например, с фруктовыми и цветочными сортами белого винограда, такими как Рислинг и Гевюрцтраминер , чтобы сохранить более терпкий или кислый профиль в готовом вине. [4] [5]
Малолактическая ферментация имеет тенденцию создавать более округлый, полный вкус . Яблочная кислота обычно ассоциируется со вкусом зеленых яблок , в то время как молочная кислота более насыщенная и имеет более маслянистый вкус. Виноград, выращенный в прохладных регионах, как правило, имеет высокую кислотность, большая часть которой обусловлена вкладом яблочной кислоты. Малолактическая ферментация обычно усиливает тело и стойкость вкуса вина , производя вина с большей мягкостью вкуса. Многие виноделы также считают, что можно достичь лучшей интеграции фруктового и дубового характера , если малолактическая ферментация происходит во время того, как вино находится в бочке. [6]
Вино, подвергающееся яблочно-молочному превращению, будет мутным из-за присутствия бактерий и может иметь запах попкорна с маслом , что является результатом производства диацетила. Начало яблочно-молочного брожения в бутылке обычно считается дефектом вина , поскольку потребителю будет казаться, что вино все еще бродит (из-за выработки CO2). [ 7] Однако для раннего производства Vinho Verde это легкое шипение считалось отличительной чертой, хотя португальским производителям вина приходилось продавать вино в непрозрачных бутылках из-за увеличения мутности и осадка, которые производились в результате «ячеистого молочного брожения в бутылке». Сегодня большинство производителей Vinho Verde больше не следуют этой практике и вместо этого завершают яблочно-молочное брожение перед розливом по бутылкам, придавая ему легкую игристость путем искусственного карбонизации . [8]
.jpg/1280px-Hermann_M%C3%BCller_(1850-1927).jpg)
Малолактическая ферментация, возможно, так же стара, как и история вина , но научное понимание положительных преимуществ ЯМФ и контроль над процессом — это относительно недавнее достижение. На протяжении многих столетий виноделы замечали «активность», которая происходила в их винах, хранящихся в бочках в теплые весенние месяцы после сбора урожая . Как и первичное спиртовое брожение, это явление выделяло углекислый газ и, по-видимому, оказывало глубокое изменение на вино, что не всегда приветствовалось. [6] Это было описано как «вторая ферментация» в 1837 году немецким энологом Фрайхерром фон Бабо и причина повышенной мутности вина. Фон Бабо призвал виноделов быстро реагировать при первом же появлении этой активности, переливая вино в новую бочку, добавляя диоксид серы , а затем выполняя еще один цикл переливания и сульфирования для стабилизации вина . [9]
В 1866 году Луи Пастер , один из пионеров современной микробиологии , выделил первые бактерии из вина и определил, что все бактерии в вине являются причиной порчи вина . Хотя Пастер заметил снижение кислотности в вине с помощью молочнокислых бактерий, он не связал этот процесс с потреблением яблочной кислоты бактериями, а скорее предположил, что это было просто осаждение тартрата . [6] В 1891 году швейцарский энолог Герман Мюллер предположил, что бактерии могут быть причиной этого снижения. С помощью коллег Мюллер объяснил свою теорию «биологического снижения кислотности» в 1913 году, что оно вызвано винной бактерией Bacterium gracile . [9]
В 1930-х годах французский энолог Жан Риберо-Гайон опубликовал статьи, в которых говорилось о преимуществах этой бактериальной трансформации в вине. [6] В 1950-х годах достижения в области ферментативного анализа позволили энологам лучше понять химические процессы, лежащие в основе яблочно-молочного брожения. Эмиль Пейно углубил понимание энологами этого процесса, и вскоре виноделам стал доступен культивируемый запас полезных молочнокислых бактерий. [9]
Основная роль яблочно-молочного брожения заключается в том, чтобы раскислить вино. [6] Оно также может влиять на сенсорные аспекты вина, делая ощущение во рту более гладким и добавляя потенциальную сложность вкусу и аромату вина . По этим другим причинам большинство красных вин во всем мире (а также многие игристые вина и почти 20% белых вин в мире) сегодня проходят яблочно-молочное брожение. [3]
Малолактическая ферментация раскисляет вино, преобразуя «жесткую» двухосновную яблочную кислоту в более мягкую одноосновную молочную кислоту. Различная структура яблочной и молочной кислот приводит к снижению титруемой кислотности (TA) в вине на 1–3 г/л и повышению pH на 0,3 единицы. [5] Яблочная кислота присутствует в винограде в течение всего вегетационного периода , достигая пика в период созревания и постепенно уменьшаясь в течение всего процесса созревания . Виноград, собранный в более прохладном климате, обычно имеет самое высокое содержание яблочной кислоты и имеет самые резкие изменения в уровнях TA и pH после малолактической ферментации. [6]
Малолактическая ферментация может помочь сделать вино «микробиологически стабильным», поскольку молочнокислые бактерии потребляют много оставшихся питательных веществ, которые другие микробы порчи могли бы использовать для развития дефектов вина. Однако это также может сделать вино немного «нестабильным» из-за повышения pH, особенно если вино уже находилось на высоком уровне pH вина. Нередко вина «раскислялись» с помощью малолактической ферментации, а затем винодел добавлял кислотность (обычно в форме винной кислоты ), чтобы снизить pH до более стабильного уровня. [8]
Молочнокислые бактерии преобразуют яблочную кислоту в молочную кислоту в качестве косвенного средства создания энергии для бактерий путем хемиосмоса , который использует разницу в градиенте pH между внутренней частью клетки и внешней частью вина для производства АТФ . Одна из моделей того, как это достигается, отмечает, что форма L-малата, наиболее присутствующая при низком уровне pH вина, представляет собой его отрицательно заряженную моноанионную форму. Когда бактерии перемещают этот анион из вина в более высокий уровень pH своей клеточной плазматической мембраны, это вызывает чистый отрицательный заряд, который создает электрический потенциал . Декарбоксилирование малата в L-молочную кислоту высвобождает не только углекислый газ, но и потребляет протон, который создает градиент pH, который может производить АТФ. [2]
Молочнокислые бактерии преобразуют L-яблочную кислоту, которая естественным образом содержится в винограде. Большинство коммерческих добавок яблочной кислоты представляют собой смесь энантиомеров D + и L-яблочной кислоты. [7]
Было проведено много различных исследований сенсорных изменений, которые происходят в винах, прошедших яблочно-молочное брожение. Наиболее распространенным описанием является то, что кислотность в вине ощущается «мягче» из-за изменения «жесткой» яблочной кислоты на более мягкую молочную кислоту. Восприятие кислотности происходит от титруемой кислотности в вине, поэтому снижение TA, которое следует за ЯМФ, приводит к снижению воспринимаемой кислотности или «терпкости» в вине. [8]
Изменение вкусовых ощущений связано с повышением pH, но также может быть вызвано образованием полиолов , в частности сахарных спиртов эритрита и глицерина . [2] Другим фактором, который может усилить вкусовые ощущения вин, прошедших яблочно-молочное брожение, является присутствие этиллактата , уровень которого может достигать 110 мг/л после ЯМФ. [5]
Потенциальное влияние на аромат вина более сложно и трудно предсказуемо, так как различные штаммы Oenococcus oeni (бактерия, наиболее часто используемая в ЯМБ) обладают потенциалом создавать различные ароматические соединения . В Шардоне вина, прошедшие ЯМБ, часто описываются как имеющие ноты « лесного ореха » и « сухофруктов », а также аромат свежеиспеченного хлеба . В красных винах некоторые штаммы метаболизируют аминокислоту метионин в производное пропионовой кислоты , которое имеет тенденцию производить жареный аромат и шоколадные ноты. [2] Красные вина, прошедшие яблочно-молочное брожение в бочке, могут иметь усиленные ароматы специй или дыма. [3]
Однако некоторые исследования также показали, что яблочно-молочное брожение может ослабить первичные фруктовые ароматы, такие как Пино Нуар , часто теряя ноты малины и клубники после ЯМБ. [2] Кроме того, красные вина могут терять цвет после ЯМБ из-за изменений pH, что вызывает сдвиг в равновесии антоцианов , которые способствуют стабильности цвета в вине . [8]
Все молочнокислые бактерии (LAB), участвующие в виноделии, будь то в качестве положительного фактора или источника потенциальных дефектов, обладают способностью производить молочную кислоту посредством метаболизма источника сахара, а также метаболизма L-яблочной кислоты. Виды различаются по тому, как они метаболизируют имеющиеся сахара в вине (как глюкозу , так и фруктозу , а также неферментируемые пентозы , которые винные дрожжи не потребляют). Некоторые виды бактерий используют сахара через гомоферментативный путь, что означает, что производится только один основной конечный продукт (обычно лактат), в то время как другие используют гетероферментативные пути, которые могут создавать несколько конечных продуктов, таких как углекислый газ, этанол и ацетат . В то время как только L- изомер лактата вырабатывается LAB при превращении яблочной кислоты, как гетеро-, так и гомоферментеры могут производить D-, L- и DL-изомеры молочной кислоты из глюкозы, что может способствовать несколько различным сенсорным свойствам вина. [3]
Хотя O. oeni часто является наиболее желаемой виноделами LAB для завершения яблочно-молочного брожения, этот процесс чаще всего осуществляется различными видами LAB, которые доминируют в сусле на разных этапах ферментации. На то, какие виды будут доминировать, влияют несколько факторов, включая температуру ферментации, питательные ресурсы, наличие диоксида серы , взаимодействие с дрожжами и другими бактериями, pH и уровень алкоголя ( например, виды Lactobacillus , как правило, предпочитают более высокий pH и могут переносить более высокий уровень алкоголя, чем O. oeni ), а также начальная инокуляция (например, «дикие» ферменты против инокуляции культивированных O. oeni ). [4]
Род Oenococcus имеет одного основного члена, участвующего в виноделии, O. oeni , когда-то известного как Leuconostoc oeni . Несмотря на название Oenococcus , под микроскопом бактерия имеет форму палочки (формы) . Бактерия является грамположительной , факультативной анаэробной , которая может использовать некоторое количество кислорода для аэробного дыхания , но обычно производит клеточную энергию посредством брожения. O. oeni является гетероферментером, который создает несколько конечных продуктов из глюкозы с D-молочной кислотой и углекислым газом, которые производятся примерно в равных количествах либо этанола, либо ацетата. В восстановительных условиях (например, ближе к концу спиртового брожения) третьим конечным продуктом обычно является этанол, тогда как в слегка окислительных (например, в начале спиртового брожения или в открытой бочке ) бактерии с большей вероятностью производят ацетат. [8]
Некоторые штаммы O. oeni могут использовать фруктозу для создания маннита (что может привести к дефекту вина, известному как привкус маннита), в то время как многие другие штаммы могут расщеплять аминокислоту аргинин (которая может присутствовать в вине, которое находится на осадке после ферментации в результате автолиза мертвых дрожжевых клеток) на аммиак . [2]
В дополнение к гексозе, глюкозе и фруктозе, большинство штаммов O. oeni могут использовать остаточные пентозные сахара, оставшиеся после ферментации дрожжей, включая L-арабинозу и рибозу . Только около 45% штаммов O. oeni могут ферментировать сахарозу (форму сахара, обычно добавляемую для шаптализации , которая преобразуется дрожжами в глюкозу и фруктозу). [2]
Виноделы предпочитают O. oeni по нескольким причинам. Во-первых, этот вид совместим с основными винными дрожжами Saccharomyces cerevisiae , хотя в случаях, когда и ЯМФ, и спиртовое брожение начинаются одновременно, дрожжи чаще всего превосходят бактерию за питательные ресурсы, что может вызвать задержку начала яблочно-молочного брожения. Во-вторых, большинство штаммов O. oeni устойчивы к низким уровням pH вина и обычно могут справляться со стандартными уровнями алкоголя , которых большинство вин достигают к концу брожения. Кроме того, в то время как уровни диоксида серы выше 0,8 молекулярных SO 2 (зависят от pH, но примерно 35-50 ppm) будут подавлять бактерии, O. oeni относительно устойчив по сравнению с другими молочнокислыми бактериями. Наконец, O. oeni имеет тенденцию производить наименьшее количество биогенных аминов (и большую часть молочной кислоты [3] ) среди молочнокислых бактерий, встречающихся в виноделии. [8]
В пределах рода Lactobacillus есть как гетероферментативные, так и гомоферментативные виды. Все лактобациллы, участвующие в виноделии, являются грамположительными и микроаэрофильными , причем у большинства видов отсутствует фермент каталаза, необходимый для защиты от окислительного стресса . [2]
Виды Lactobacillus , выделенные из образцов вина и виноградного сусла по всему миру, включают L. brevis , L. buchneri , L. casei , L. curvatus , L. delbrueckii subsp. Lactis, L. diolivorans, L.fermentum , L. fructivorans, L. hilgardii, L. jensenii, L. kunkeei, L. leichmannii, L. nagelii, L. paracasei, L. plantarum и L. yamanashiensis . [2]
Большинство видов Lactobacillus нежелательны в виноделии, так как могут вызывать высокий уровень летучей кислотности , неприятные запахи, винную дымку , газообразность и осадок , который может осаждаться в бутылке, особенно если вино не было отфильтровано . Эти бактерии также могут создавать избыточное количество молочной кислоты, что может дополнительно повлиять на вкус и сенсорное восприятие вина. Некоторые виды, такие как так называемые «свирепые Lactobacillus », были причастны к возникновению вялой или застрявшей ферментации , в то время как другие виды, такие как L. fructivorans , как известно, создают хлопчатобумажный мицелий , похожий на нарост на поверхности вина, прозванный «плесень Фресно» в честь винодельческого региона, где он был обнаружен. [8]
До сих пор в винах и виноградном сусле было выделено четыре вида из рода Pediococcus : P. inopinatus, P. pentosaceus, P. parvulus и P. damnosus , причем последние два являются видами, наиболее часто встречающимися в вине. Все виды Pediococcus являются грамположительными, некоторые виды являются микроаэрофильными, а другие используют в основном аэробное дыхание. Под микроскопом Pediococcus часто появляются парами пар или тетрадами, что позволяет их идентифицировать. Pediococci являются гомоферментаторами, метаболизирующими глюкозу в рацемическую смесь как L-, так и D-лактата путем гликолиза . [5] Однако при отсутствии глюкозы некоторые виды, такие как P. pentosaceus , начинают использовать глицерин , расщепляя его до пирувата , который позже может быть преобразован в диацетил, ацетат, 2,3-бутандиол и другие соединения, которые могут придавать вину неблагоприятные характеристики. [2]
Большинство видов Pediococcus нежелательны в виноделии из-за высокого уровня диацетила, который может быть произведен, а также из-за повышенного производства биогенных аминов, которые были вовлечены в качестве одной из потенциальных причин головных болей от красного вина . Многие виды Pediococcus также могут привносить в вино посторонние запахи или другие дефекты, такие как горький привкус «акролеина», который возникает из-за распада глицерина в акролеин , который затем реагирует с фенольными соединениями в вине , производя горькое на вкус соединение. [8]
Один вид, P. parvulus , был обнаружен в винах, которые не прошли ЯМФ (то есть яблочная кислота все еще присутствует в вине), но все же его букет изменился таким образом, что энологи описали его как «не испорченный» или дефектный. Другие исследования изолировали P. parvulus из вин, которые прошли яблочно-молочное брожение без развития посторонних запахов или дефектов вина. [2]
Молочнокислые бактерии — это прихотливые организмы , которые не могут синтезировать самостоятельно все свои сложные пищевые потребности. Для роста LAB и завершения яблочно-молочного брожения состав винной среды должен обеспечивать их пищевые потребности. Как и винные дрожжи, LAB требуют источника углерода для энергетического метаболизма (обычно сахара и яблочной кислоты), источника азота (например, аминокислоты и пурины ) для синтеза белка и различных витаминов (например, ниацина , рибофлавина и тиамина ) и минералов для содействия синтезу ферментов и других клеточных компонентов. [5]
Источник этих питательных веществ часто находится в самом виноградном сусле, хотя прививки ЯМБ, которые проводятся одновременно с алкогольной ферментацией, рискуют тем, что дрожжи вытеснят бактерии за эти питательные вещества. К концу ферментации, в то время как большая часть исходных ресурсов виноградного сусла уже израсходована, лизис мертвых дрожжевых клеток («осадка») может быть источником некоторых питательных веществ, в частности аминокислот. Кроме того, даже «сухие» вина, которые были ферментированы досуха, все еще имеют неферментируемые пентозные сахара (такие как арабиноза, рибоза и ксилоза ), которые могут использоваться как положительными, так и бактериями порчи. Как и в случае с винными дрожжами, производители культивируемого инокулята LAB обычно предлагают специально подготовленные пищевые добавки, которые можно использовать в качестве добавки. Однако, в отличие от винных дрожжей , молочнокислые бактерии не могут использовать добавку диаммонийфосфат в качестве источника азота. [2]
До введения сложных пищевых добавок и достижений в области сублимированных культур молочнокислых бактерий виноделы выращивали свой инокулят молочнокислых бактерий из культуральных скошенных культур , предоставленных лабораториями. В 1960-х годах эти виноделы обнаружили, что проще создавать заквасочные культуры в средах, содержащих яблочный или томатный сок . Было обнаружено, что этот «фактор томатного сока» является производным пантотеновой кислоты , важного фактора роста для бактерий. [8]
Как и в случае с дрожжами, кислород можно считать питательным веществом для молочнокислых бактерий, но только в очень небольшом количестве и только для микроаэрофильных видов, таких как O. oeni . Однако в настоящее время нет никаких доказательств того, что яблочно-молочное брожение протекает более гладко в аэробных условиях, чем в полностью анаэробных условиях, и на самом деле избыточное количество кислорода может замедлить рост молочнокислых бактерий, благоприятствуя условиям для конкурирующих микробов (таких как Acetobacter ). [8]
Oenococcus oeni , вид молочнокислых бактерий, наиболее часто используемый виноделами для проведения яблочно-молочного брожения, можно обнаружить в винограднике, но часто в очень низких концентрациях. В то время как заплесневелые, поврежденные фрукты могут содержать разнообразную флору микробов, молочнокислые бактерии, которые чаще всего встречаются на чистом, здоровом винограде после сбора урожая, представляют собой виды из родов Lactobacillus и Pediococcus . После дробления микробиологи обычно находят популяции менее 10 3 колониеобразующих единиц /мл, содержащие смесь P. damnosus, L. casei, L. hilgardii и L. plantarum , а также O. oeni . Для сусла, которое не получает раннюю дозу диоксида серы, чтобы «отбросить» эти дикие популяции молочнокислых бактерий, эта флора бактерий конкурирует друг с другом (и с винными дрожжами) за питательные вещества на ранней стадии брожения. [8]
На винодельне несколько точек контакта могут быть домом для местной популяции LAB, включая дубовые бочки , насосы, шланги и линии розлива. Для вин, где яблочно-молочное брожение нежелательно (например, фруктовые белые вина), отсутствие надлежащей санитарии винного оборудования может привести к развитию нежелательного ЯМФ и вызвать дефекты вина . В случаях дубовых бочек, где полная и всесторонняя санитария практически невозможна, винодельни часто маркируют бочки, в которых содержалось вино, прошедшее через ЯМФ, и держат их отдельно от «чистых» или совершенно новых бочек, которые они могут использовать для вин, которым не суждено пройти через ЯМФ. [4]
Несколько видов рода Schizosaccharomyces используют L-яблочную кислоту, и энологи изучают потенциал использования этих винных дрожжей для нейтрализации кислотности вин вместо традиционного способа яблочно-молочного брожения с бактериями. Однако первые результаты с Schizosaccharomyces pombe показали тенденцию дрожжей производить посторонние запахи и неприятные сенсорные характеристики в вине. В последние годы энологи экспериментировали с мутантным штаммом Schizosaccharomyces malidevorans , который, как было показано, производит меньше потенциальных дефектов вина и посторонних запахов. [2]
Виноделы различаются в том, когда они выбирают инокуляцию своего сусла LAB, некоторые виноделы вносят бактерии одновременно с дрожжами, позволяя одновременно протекать как алкогольной, так и яблочно-молочной ферментации, в то время как некоторые ждут конца ферментации, когда вино сцеживают с осадка и переливают в бочку, а другие делают это где-то посередине. Для практиков минималистского или « натурального виноделия », которые предпочитают не инокуляцию культивированными LAB, яблочно-молочная ферментация может произойти в любое время в зависимости от нескольких факторов, таких как микробиологическая флора винодельни и конкурирующее влияние этих других микробов. Все варианты имеют потенциальные преимущества и недостатки. [5]
Преимущества инокуляции для ЯМБ во время спиртового брожения включают в себя: [2]
Недостатки ранней прививки включают в себя: [2]
Многие из преимуществ посталкогольной ферментации компенсируют недостатки ранней инокуляции (а именно, меньший антагонизм и потенциал для нежелательных побочных продуктов). Кроме того, преимуществом является то, что осадок является источником питательных веществ посредством автолиза мертвых дрожжевых клеток, хотя этого источника питательных веществ не всегда может быть достаточно для обеспечения успешного завершения ЯМФ. Наоборот, многие из недостатков поздней инокуляции заключаются в отсутствии преимуществ, которые дает ранняя инокуляция (более высокие температуры, потенциально более быстрое завершение и т. д.). [5]
Для некоторых стилей вина, таких как легкие, фруктовые вина или для вин с низкой кислотностью из теплого климата, яблочно-молочное брожение нежелательно. Виноделы могут предпринять несколько шагов, чтобы предотвратить ЯМБ, в том числе: [4] [9]
Кроме того, виноделы могут использовать химические и биологические ингибиторы, такие как лизоцим , низин , диметилдикарбонат (Velcorin) и фумаровая кислота , хотя некоторые из них (например, Verlcorin) ограничены в странах виноделия за пределами США. Осветляющие агенты, такие как бентонит , и проведение холодной стабилизации вина также удалят потенциальные питательные вещества для LAB, тем самым подавляя яблочно-молочное брожение. Были проведены некоторые эксперименты с использованием бактериофагов ( вирусов , которые заражают бактерии) для ограничения яблочно-молочного брожения, но разочаровывающие результаты в сыродельческой промышленности привели к скептицизму относительно практического использования бактериофагов в виноделии. [8]
Виноделы могут отслеживать ход яблочно-молочного брожения с помощью бумажной хроматографии или спектрофотометра . Метод бумажной хроматографии заключается в использовании капиллярных трубок для добавления небольших образцов вина на хроматографическую бумагу. Затем бумагу сворачивают и помещают в банку, наполненную раствором бутанола, содержащим индикаторный краситель бромкрезоловый зеленый , на несколько часов. После того, как бумага вытащена и высушена, расстояние от «пятен» желтого цвета до базовой линии указывает на присутствие различных кислот, причем винная кислота находится ближе всего к базовой линии, за ней следуют лимонная, яблочная и, наконец, молочная кислоты вблизи верхней части бумаги. [4]
Существенным ограничением бумажной хроматографии является то, что она не покажет точно, сколько яблочной соли все еще остается в вине, при этом размер «пятна» на бумаге не имеет корреляции с количественным показателем. Чувствительность бумаги также ограничена порогом обнаружения 100–200 мг/л, в то время как большинство измерений «стабильности MLF» нацелены на уровень яблочной соли менее 0,03 г/л (30 мг/л). [5]
Ферментативный метод позволяет количественно измерять как яблочную, так и молочную кислоту, но требует затрат на наборы реагентов и спектрофотометр, который может измерять значения поглощения при 334, 340 или 365 нм . [5]
Основными продуктами яблочно-молочного брожения являются молочная кислота, диацетил, уксусная кислота, ацетоин и различные эфиры . Количество и точная природа этих продуктов зависит от вида/штамма молочнокислых бактерий, проводящих яблочно-молочное брожение, и условий, влияющих на это вино (pH, доступные питательные вещества, уровень кислорода и т. д.). [3]
Некоторые штаммы O. oeni могут синтезировать высшие спирты , которые могут способствовать фруктовым нотам в аромате вина. Кроме того, некоторые штаммы бактерий имеют ферменты бета-глюкозидазы , которые могут расщеплять моноглюкозиды , являющиеся ароматическими соединениями, прикрепленными к молекуле сахара. Когда компонент сахара расщепляется, остальная часть соединения становится улетучивающейся , то есть ее можно потенциально обнаружить в ароматическом букете вина. [2]
В начале 21 века было показано, что некоторые штаммы O. oeni используют ацетальдегид , расщепляя его на этанол или уксусную кислоту. Хотя это может помочь для вин с избыточным уровнем ацетальдегида, для красных вин это также может дестабилизировать цвет вина, мешая реакции ацетальдегида с антоцианами для создания полимерных пигментов , которые помогают создать цвет вина. [2]
Диацетил (или 2,3-бутандион) — это соединение, связанное с «маслянистыми» ароматами Шардоне, но оно может повлиять на любое вино, прошедшее яблочно-молочное брожение. При пороге обнаружения запаха 0,2 мг/л в белых винах и 2,8 мг/л в красных винах он может восприниматься как слегка маслянистый или «ореховый», а при концентрации более 5–7 мг/л (5–7 ppm ) может подавлять другие ароматические ноты в вине. [7] [10]
Диацетил может быть произведен молочнокислыми бактериями посредством метаболизма сахара или лимонной кислоты . [11] Хотя лимонная кислота естественным образом присутствует в винограде, ее очень мало, и большая ее часть поступает в результате преднамеренного добавления виноделом для подкисления вина. [8] В присутствии как яблочной, так и лимонной кислот молочнокислые бактерии используют обе, но используют яблочную гораздо быстрее, при этом скорость использования лимонной кислоты/образования диацетила зависит от конкретного штамма бактерий (большинство штаммов O. oeni производят меньше диацетила, чем виды Lactobacillus и Pediococcis ), а также от окислительно-восстановительного потенциала вина. [12] В условиях вина, которые имеют низкий окислительно-восстановительный потенциал (то есть оно более окислительное, например, в бочке, которая не полностью заполнена), будет потребляться больше лимонной кислоты и образовываться диацетил. В более восстановительных условиях, например, при алкогольном брожении, когда популяции дрожжей достигают пика, а вино сильно насыщено углекислым газом, образование диацетила происходит гораздо медленнее. Дрожжи также помогают поддерживать низкие уровни, потребляя диацетил и восстанавливая его до ацетоина и бутиленгликоля . [5]
Производство диацетила благоприятно при ферментации, которая проходит в тепле при температуре от 18 до 25 °C (от 64 до 77 °F). Он также имеет тенденцию производиться на более высоких уровнях в винах с более низким уровнем pH (ниже 3,5), хотя при уровнях ниже 3,2 большинство штаммов молочнокислых бактерий, желательных для ЯМБ, как правило, подавляются. «Дикие» (как неинокулированные) яблочно-молочные ферменты имеют потенциал производить больше диацетила, чем инокулированные ферменты из-за более низких начальных популяций во время лаг-фазы, при этом инокулированные ферменты обычно имеют начальный инокулят 10 6 КОЕ/мл. [2] Поздние инокуляции ЯМБ после спиртовой ферментации также имеют тенденцию производить более высокие уровни диацетила. [3] Производители Шардоне, желающие создать вино с высоким содержанием диацетила в «маслянистом стиле», часто делают позднюю или «дикую» инокуляцию в бочке после первичной ферментации, позволяя вину провести несколько недель или даже месяцев на осадке в восстановительных условиях, способствующих образованию диацетила. [8] Некоторые источники указывают, что диацетил на самом деле снижается на осадке из-за выживших дрожжей, метаболизирующих диацетил, и поэтому яблочно-молочное брожение лучше всего проводить отдельно от осадка. [13]
В винах с избыточным содержанием диацетила некоторые виноделы используют диоксид серы для связывания с соединением и снижения восприятия диацетила на 30–60%. Это связывание является обратимым процессом, и уже через несколько недель выдержки в бутылке или резервуаре высокие уровни диацетила возвращаются. Однако диоксид серы, добавленный ранее в процессе яблочно-молочного брожения, ограничивает выработку диацетила, подавляя бактерии и ограничивая их активность в целом, включая преобразование яблочной кислоты в молочную. [7]
Наиболее распространенный дефект, связанный с яблочно-молочным брожением, — это его возникновение, когда оно нежелательно. Это может быть вино, которое должно быть кислым и фруктовым (например, Рислинг), или это может быть вино, которое ранее считалось прошедшим ЯМФ и разлитым по бутылкам только для того, чтобы яблочно-молочное брожение началось в бутылке. Результатом этого «внутрибутылочного» брожения часто является газированное, мутное вино, которое может быть неприятным для потребителей. Улучшение санитарии и контроль молочнокислых бактерий на винодельне может ограничить возникновение этих дефектов. [7]
Для ранних производителей Vinho Verde легкая игристость, которая получалась в результате яблочно-молочного брожения в бутылке, считалась отличительной чертой, которая нравилась потребителям в вине. Однако винодельням приходилось продавать вино в непрозрачных бутылках, чтобы скрыть мутность и осадок, которые давала «ячеистая молочная ферментация в бутылке». Сегодня большинство производителей Vinho Verde больше не следуют этой практике и вместо этого проводят яблочно-молочное брожение перед розливом в бутылки, при этом легкая игристость добавляется искусственной карбонизацией. [8]
Хотя это не обязательно является дефектом, малолактическая ферментация может сделать вино «белково-нестабильным» из-за изменения pH, которое влияет на растворимость белков в вине . По этой причине тесты на осветление белков и термостабильность вина обычно проводятся после завершения малолактической ферментации. [5]
Хотя летучая кислотность (VA) обычно измеряется с точки зрения содержания уксусной кислоты, ее сенсорное восприятие представляет собой комбинацию уксусной ( уксусные ароматы) и этилацетата ( ароматы жидкости для снятия лака и клея для моделей самолетов ). Высокие уровни VA могут подавлять винные дрожжи и могут привести к вялой или застрявшей ферментации. Несколько микробов могут быть источником VA, включая Acetobacter , Brettanomyces и пленочные дрожжи , такие как Candida , а также LAB. Однако, в то время как LAB обычно производят только уксусную кислоту, эти другие микробы часто производят этилацетат, а также уксусную кислоту. [7]
В большинстве стран-производителей вина действуют законы, регулирующие количество летучей кислотности, разрешенное для вина, доступного для продажи и потребления. В Соединенных Штатах законный предел составляет 0,9 г/л для иностранного вина, экспортируемого в Соединенные Штаты, 1,2 г/л для белого столового вина, 1,4 г/л для красного вина, 1,5 г/л для белого десертного вина и 1,7 г/л для красного десертного вина. Винные правила Европейского Союза ограничивают VA до 1,08 г/л для белых столовых вин и 1,20 г/л для красных столовых вин. [2]
Гетероферментирующие виды Oenococcus и Lactobacillus обладают потенциалом для производства большого количества уксусной кислоты посредством метаболизма глюкозы, хотя у большинства штаммов O. oeni это количество обычно составляет всего 0,1–0,2 г/л. [5] [14] Несколько видов Pediococcus также могут производить уксусную кислоту другими путями. Вина, изначально имеющие высокий уровень pH (выше 3,5), подвергаются наибольшему риску чрезмерного производства уксусной кислоты из-за более благоприятных условий для видов Lactobacillus и Pediococcus . [7] [15] L. Kunkeei , один из так называемых «свирепых » видов Lactobacillus , как известно, производит от 3 до 5 г/л уксусной кислоты в винах — уровни, которые могут легко привести к остановке брожения. [2]
В конце 20-го века среди американских виноделов сообщалось о том, что, казалось бы, здоровое брожение быстро наводнялось высоким уровнем уксусной кислоты, которая подавляла винные дрожжи и приводила к застою брожения. Хотя изначально считалось, что виновником является новый вид Acetobacter или дрожжей порчи вина, в конечном итоге было обнаружено, что это несколько видов Lactobacillus , L. kunkeei , L. nagelii и L. hilgardii , которые вместе прозвали «свирепыми» Lactobacillus за их агрессивное производство уксусной кислоты, то, как быстро они размножаются , и их высокую устойчивость к диоксиду серы и другим микробиологическим средствам контроля. [8]
Ферменты вин с высоким pH (выше 3,5), которые прошли холодную выдержку перед инокуляцией дрожжей и не получили почти никакого диоксида серы во время дробления , по-видимому, подвержены наибольшему риску для «свирепых» Lactobacillus . Хотя инфекция, по-видимому, специфична для виноградников, в настоящее время ни одна из вовлеченных лактобацилл не была обнаружена на поверхности свежесобранного винограда . [8]
Деградация глицерина некоторыми штаммами молочнокислых бактерий может привести к образованию соединения акролеин . Глицерин — это сладкий на вкус полиол , присутствующий во всех винах, но в более высоких концентрациях в винах, инфицированных Botrytis cinerea . «Активный альдегид », акролеин может взаимодействовать с некоторыми фенольными соединениями в вине , создавая вина с очень горьким вкусом, описанные Пастером как amertume . Хотя было показано, что по крайней мере один штамм O. oeni производит акролеин, он чаще встречается в винах, инфицированных штаммами видов Lactobacillus и Pediococcus, такими как L. brevis, L. buchneri и P. parvulus . Также было показано, что привкус акролеина чаще встречается в винах, которые были ферментированы при высоких температурах и/или изготовлены из винограда, собранного при высоких уровнях Брикса . [2]
Гетероферментирующие виды из рода Lactobacillus , а также некоторые дикие штаммы O. oeni , обладают потенциалом метаболизировать фруктозу (один из основных сахаров в вине) в сахарные спирты маннит и (реже) эритрит . Эти сладкие на вкус соединения могут добавить сладости вину, когда это нежелательно (например, Каберне Совиньон ). Привкус маннита, описанный Пастером как маннит , в винах часто сопровождается другими дефектами вина, включая наличие избыточного уровня уксусной кислоты, диацетила, молочной кислоты и 2-бутанола , которые могут способствовать появлению «уксусно- эфирного » аромата. Вино также может иметь слизистый блеск на поверхности. [5]
В середине 20-го века в бутылках некоторых сладких крепленых вин, производимых в Центральной долине Калифорнии , начал появляться хлопковый мицелий , похожий на нарост . Будучи креплеными, эти вина часто имели уровень алкоголя, превышающий 20%, что обычно является уровнем, который препятствует росту большинства порчи организмов, связанных с виноделием. Прозванный «плесенью Фресно» из-за места, где он был впервые обнаружен, виновником этого роста был определен L. fructivorans , вид, который можно контролировать с помощью санитарии и поддержания адекватного уровня диоксида серы. [2]
Некоторые виды Lactobacillus и Pediococcus (особенно P. damnosus и P. pentosaceus ) обладают потенциалом синтезировать полисахариды , которые добавляют вину маслянистую вязкость . В случае Lactobacillus некоторые из этих сахаридов могут быть глюканами , которые могут синтезироваться из глюкозы, присутствующей в вине в концентрации всего 50–100 мг/л (0,005–0,01% остаточного сахара), и поражать, казалось бы, «сухие» вина. Хотя «вязкость» может возникнуть в бочке или резервуаре, она часто наблюдается в винах через несколько месяцев после их розлива в бутылки. Вина с уровнем pH выше 3,5 и низким уровнем диоксида серы подвержены наибольшему риску развития этого дефекта. [8]
Названный французами graisse (или «жир») [7] и les vins filant Пастером, этот дефект наблюдался в яблочных винах и сидре . Он также может быть потенциально вызван другими микробами порчи, такими как Streptococcus mucilaginous , Candida krusei и Acetobacter rancens . [8]
Известно, что вина, зараженные L. brevis, L. hilgardii и L. fermentum , иногда приобретают аромат, напоминающий помет грызунов . Аромат становится более выраженным, если вино растереть между пальцами, и, если его выпить, может оставить долгое неприятное послевкусие . Аромат может быть очень сильным, обнаруживаемым при сенсорном пороге всего лишь 1,6 частей на миллиард ( мкг /л). Точным соединением, стоящим за этим, являются производные аминокислоты лизина , созданные в результате реакции окисления с этанолом. [7] Хотя нежелательные виды молочнокислых бактерий чаще всего связаны с этим дефектом, известно, что вино, зараженное дрожжами Brettanomyces в присутствии фосфата аммония и лизина, также проявляет этот дефект. [2]
Сорбат часто используется домашними виноделами в качестве ингибитора дрожжей для остановки спиртового брожения при производстве сладких вин. Большинство видов молочнокислых бактерий могут синтезировать сорбат для получения 2-этоксигекса-3,5-диена, который имеет аромат измельченных листьев герани . [7]
По сравнению с яблочной и лимонной кислотами винная кислота обычно считается микробиологически стабильной. Однако некоторые виды Lactobacillus (в частности, L. brevis и L. plantarum ) обладают потенциалом разлагать винную кислоту в вине, снижая общую кислотность вина на 3-50%. Французские виноделы давно наблюдали это явление и назвали его tourne (что означает «становиться коричневым») [7] в связи с изменением цвета, которое может происходить в вине в то же время, вероятно, из-за других процессов, происходящих в дополнение к потере винной кислоты. Хотя Lactobacillus является наиболее распространенным виновником tourne , некоторые виды дрожжей порчи Candida также могут метаболизировать винную кислоту. [2]
Хотя наличие этилкарбамата не является сенсорным дефектом вина, это соединение является предполагаемым канцерогеном , который подлежит регулированию во многих странах. Это соединение образуется в результате распада аминокислоты аргинина , которая присутствует как в виноградном сусле, так и выделяется в вине в результате автолиза мертвых дрожжевых клеток. Хотя использование мочевины в качестве источника усваиваемого дрожжами азота (больше не является законным в большинстве стран) было наиболее распространенной причиной появления этилкарбамата в вине, известно, что и O. oeni , и L. buchneri производят карбамилфосфат и цитруллин , которые могут быть предшественниками образования этилкарбамата. L. hilgardii , один из видов «свирепых лактобацилл », также подозревается в содействии образованию этилкарбамата. В Соединенных Штатах Бюро по налогам и торговле алкоголем и табаком установило добровольный целевой предел содержания этилкарбамата в вине — менее 15 мкг/л для столовых вин и менее 60 мкг/л для десертных вин. [2]
Биогенные амины были замешаны в качестве потенциальной причины головных болей от красного вина . В вине были обнаружены гистамин , кадаверин , фенилэтиламин , путресцин и тирамин . Эти амины создаются путем деградации аминокислот, обнаруженных в виноградном сусле и оставшихся после распада мертвых дрожжевых клеток после ферментации. Большинство молочнокислых бактерий обладают потенциалом для создания биогенных аминов, даже некоторые штаммы O. oeni , но высокие уровни биогенных аминов чаще всего связаны с видами из родов Lactobacillus и Pediococcus . В Европейском союзе начинают контролировать концентрацию биогенных аминов в вине, в то время как в Соединенных Штатах в настоящее время нет никаких правил. [7]