Процесс брожения в виноделии превращает виноградный сок в алкогольный напиток. Во время брожения дрожжи преобразуют присутствующие в соке сахара в этанол и углекислый газ (в качестве побочного продукта ). В виноделии важными факторами являются температура и скорость брожения, а также уровень кислорода , присутствующего в сусле в начале брожения. На этом этапе также может возникнуть риск остановки брожения и развития нескольких дефектов вина , который может длиться от 5 до 14 дней для первичного брожения и, возможно, еще от 5 до 10 дней для вторичного брожения . Ферментацию можно проводить в резервуарах из нержавеющей стали, что характерно для многих белых вин, таких как Рислинг , в открытом деревянном чане, внутри винной бочки и внутри самой винной бутылки , как при производстве многих игристых вин . [1] [2]
Естественное возникновение ферментации означает, что люди, вероятно, впервые наблюдали ее очень давно. [3] Самое раннее использование слова «брожение» в отношении виноделия было связано с очевидным «кипением» внутри сусла, которое возникло в результате анаэробной реакции дрожжей на сахара в виноградном соке и выделения углекислого газа. . Латинское слово « fervere» буквально означает «кипятить» . В середине 19 века Луи Пастер отметил связь между дрожжами и процессом брожения, в котором дрожжи действуют как катализатор и посредник посредством серии реакций, превращающих сахар в спирт. Открытие пути Эмбден-Мейергоф-Парнас Густавом Эмбденом , Отто Фрицем Мейерхофом и Якубом Каролем Парнасом в начале 20 века способствовало пониманию сложных химических процессов, связанных с превращением сахара в спирт. [4] В начале 2010-х годов винная технологическая компания GOfermentor из Нью-Джерси изобрела автоматизированное винодельческое устройство, которое ферментирует вино в одноразовых емкостях, аналогично одноразовому биореактору . [5] [6]
В виноделии различают дрожжи, находящиеся в естественной среде обитания , которые естественным образом присутствуют в винных погребах, виноградниках и на самом винограде (иногда называемые «цветением» или «румянцем» винограда), и культивированные дрожжи , которые специально выделяют и инокулируют для использования. в виноделии. Наиболее распространенные роды диких дрожжей, встречающихся в виноделии, включают Candida , Klöckera/Hanseniaspora, Metschnikowiaceae , Pichia и Zygosaccharomyces . Дикие дрожжи позволяют производить высококачественные вина с уникальным вкусом; однако они часто непредсказуемы и могут придать вину менее желательные черты и даже способствовать его порче. На поверхности винограда естественным образом обитает небольшое количество дрожжей, а также колоний молочнокислых и уксуснокислых бактерий, [7], но традиционные виноделы, особенно в Европе, выступают за использование окружающих дрожжей как характеристику терруара региона ; тем не менее, многие виноделы предпочитают контролировать брожение с помощью предсказуемых культивируемых дрожжей. Культивированные дрожжи, наиболее часто используемые в виноделии, принадлежат к виду Saccharomyces cerevisiae (также известному как «сахарные дрожжи»). В этом виде имеется несколько сотен различных штаммов дрожжей, которые можно использовать во время ферментации, чтобы влиять на температуру или энергию процесса, а также усиливать или подавлять определенные вкусовые характеристики сорта . Использование разных штаммов дрожжей вносит основной вклад в разнообразие вина, даже среди одного и того же сорта винограда. [8] Альтернативные дрожжи, не относящиеся к Saccharomyces cerevisiae , все чаще используются в промышленности для придания вину большей сложности. После нескольких лет работы винодельни в процессе ферментации активно участвуют лишь немногие штаммы дрожжей. Использование активных сухих дрожжей уменьшает разнообразие штаммов, возникающих при спонтанном брожении, вытесняя те штаммы, которые присутствуют в природе. [9]
Добавление культивированных дрожжей обычно происходит, когда дрожжи сначала находятся в высушенном или «неактивном» состоянии, а затем реактивируются в теплой воде или разбавленном виноградном соке перед добавлением в сусло . Чтобы развиваться и активно участвовать в брожении, дрожжам необходим постоянный доступ к углероду , азоту , сере , фосфору , а также доступ к различным витаминам и минералам . Эти компоненты естественным образом присутствуют в виноградном сусле, но их количество можно скорректировать, добавив в вино питательные вещества, чтобы создать более благоприятную среду для дрожжей. Недавно разработанные питательные вещества замедленного действия, специально разработанные для винного брожения, создают наиболее благоприятные условия для дрожжей. Кислород также необходим, но в виноделии риск окисления и отсутствие производства алкоголя из насыщенных кислородом дрожжей требуют, чтобы воздействие кислорода было сведено к минимуму. [10]
При введении в виноградное сусло активных дрожжей фосфаты присоединяются к сахару, а шестиуглеродные молекулы сахара начинают расщепляться на трехуглеродные фрагменты и проходить ряд реакций перегруппировки . В ходе этого процесса карбоксильный атом углерода высвобождается в виде углекислого газа, а остальные компоненты превращаются в ацетальдегид . Отсутствие кислорода в этом анаэробном процессе позволяет в конечном итоге превратить ацетальдегид путем восстановления в этанол . Во время превращения ацетальдегида небольшое его количество в результате окисления превращается в уксусную кислоту , избыток которой может способствовать возникновению дефекта вина, известного как летучая кислотность (уксусный привкус). После того, как дрожжи исчерпали свой жизненный цикл, они падают на дно бродильного резервуара в виде осадка, известного как осадок . [11] Дрожжи прекращают свою деятельность, когда весь сахар в сусле превращается в другие химические вещества или когда содержание алкоголя достигает 15% спирта на единицу объема; концентрация, достаточно сильная, чтобы остановить ферментативную активность почти всех штаммов дрожжей. [12]
Метаболизм аминокислот и расщепление сахаров дрожжами приводит к созданию других биохимических соединений, которые могут способствовать вкусу и аромату вина . Эти соединения можно считать « летучими », как альдегиды , этилацетат , сложный эфир , жирные кислоты , сивушные масла , сероводород , кетоны и меркаптаны , или «нелетучими», как глицерин , уксусная кислота и янтарная кислота . Дрожжи также обладают эффектом во время ферментации, высвобождая гликозидгидролазу , которая может гидролизовать предшественники вкуса алифатических соединений (компонент вкуса, вступающий в реакцию с дубом ), производные бензола , монотерпены (отвечают за цветочные ароматы винограда, такого как Мускат и Траминер ), ноизопреноиды (отвечают за некоторые нотки специй в Шардоне ) и фенолы .
Некоторые штаммы дрожжей могут генерировать летучие тиолы , которые придают фруктовый аромат многим винам, например, аромат крыжовника , обычно ассоциирующийся с Совиньон Блан . Дрожжи
Brettanomyces ответственны за «аромат скотного двора», характерный для некоторых красных вин, таких как Бургундия и Пино Нуар . [13]
Метанол не является основным компонентом вина. Обычный диапазон концентрации составляет от 0,1 г/литр до 0,2 г/литр. Эти небольшие следы не оказывают никакого вредного воздействия на людей и не оказывают прямого воздействия на органы чувств. [14]
Во время ферментации виноделы принимают во внимание несколько факторов, наиболее влиятельными из которых на производство этанола являются содержание сахара в сусле, используемый штамм дрожжей и температура брожения. [15] Биохимический процесс брожения сам по себе создает много остаточного тепла , которое может вывести сусло из идеального температурного диапазона для вина. Обычно белое вино ферментируется при температуре 18–20 °C (64–68 °F), хотя винодел может выбрать более высокую температуру, чтобы подчеркнуть сложность вина. Красное вино обычно ферментируется при более высоких температурах 20–30°C (68–86°F). Брожение при более высоких температурах может оказать неблагоприятное воздействие на вино, лишая дрожжи активности и даже «выпаривая» некоторые ароматы вина. Некоторые виноделы могут ферментировать свои красные вина при более низких температурах, более типичных для белых вин, чтобы придать им больше фруктовых вкусов. [11]
Чтобы контролировать тепло, выделяющееся во время брожения, винодел должен выбрать сосуд подходящего размера или использовать охлаждающее устройство. Доступны различные виды охлаждающих устройств: от древней практики Бордо , когда бродильный чан помещали на глыбы льда, до сложных бродильных резервуаров со встроенными охлаждающими кольцами. [16]
Фактором риска, связанным с ферментацией, является образование химических остатков и порча, которую можно исправить добавлением диоксида серы (SO 2 ), хотя избыток SO 2 может привести к порче вина. Винодел, желающий создать вино с высоким содержанием остаточного сахара (например, десертное вино ), может остановить брожение раньше времени, либо снизив температуру сусла, чтобы оглушить дрожжи, либо добавив в вино высокий уровень алкоголя (например, бренди ). необходимо уничтожить дрожжи и создать крепленое вино . [11]
Этанол, полученный в результате ферментации, действует как важный сорастворитель для неполярных соединений, которые не растворяются водой, таких как пигменты виноградной кожицы, придающие сортам вина их особый цвет, и другие ароматические вещества. Этанол и кислотность вина действуют как ингибитор роста бактерий, позволяя безопасно хранить вино в течение многих лет при отсутствии воздуха. [17]
В виноделии существуют различные процессы, которые подпадают под название «Ферментация», но могут не следовать той же процедуре, которая обычно ассоциируется с ферментацией вина.
Бутылочное брожение — это метод производства игристого вина , зародившийся в регионе Шампань , где после того, как кюве прошло первичное дрожжевое брожение, вино разливается в бутылки и проходит вторичное брожение, при котором к нему добавляются сахар и дополнительные дрожжи, известные как ликер де тираж. вино. Именно эта вторичная ферментация создает пузырьки углекислого газа, которыми славится игристое вино. [18]
Процесс углекислой мацерации также известен как ферментация всего винограда , при которой вместо добавления дрожжей ферментация винограда происходит внутри отдельных ягод винограда. Этот метод распространен при создании вина Божоле и предполагает хранение целых гроздей винограда в закрытом контейнере, при этом кислород в контейнере заменяется углекислым газом. [19] В отличие от обычного брожения, при котором дрожжи превращают сахар в спирт, углекислая мацерация работает за счет ферментов внутри винограда, расщепляющих клеточное вещество с образованием этанола и других химических свойств. Получающиеся вина обычно мягкие и фруктовые. [20]
Вместо дрожжей фундаментальную роль в яблочно-молочной ферментации , которая, по сути, представляет собой превращение яблочной кислоты в молочную, играют бактерии . Это позволяет уменьшить некоторую терпкость и сделать вкус вина более мягким. В зависимости от стиля вина, которое винодел пытается произвести, малолактическая ферментация может происходить одновременно с дрожжевой ферментацией. [21] Альтернативно, могут быть созданы некоторые штаммы дрожжей, которые могут превращать L-малат в L-лактат во время спиртового брожения. [22] Например, штамм ML01 Saccharomyces cerevisiae ( штамм ML01 S. cerevisiae ), который несет ген, кодирующий яблочно-молочный фермент из Oenococcus oeni , и ген, кодирующий малатпермеазу из Schizosaccharomyces pombe . Штамм S. cerevisiae ML01 получил одобрение регулирующих органов в Канаде и США. [23]
.svg/1280px-Goblet_Glass_(Banquet).svg.png){kind=small}