Малолактическая конверсия (также известная как малолактическая ферментация или MLF ) — это процесс в виноделии , при котором яблочная кислота с терпким вкусом , естественно присутствующая в виноградном сусле , преобразуется в молочную кислоту с более мягким вкусом . Малолактическая ферментация чаще всего проводится как вторичная ферментация вскоре после окончания первичной ферментации , но иногда может проводиться одновременно с ней. Этот процесс является стандартным для производства большинства красных вин и характерен для некоторых сортов белого винограда , таких как Шардоне , которым он может придавать «маслянистый» вкус за счет диацетила , побочного продукта реакции. [1]
Реакция ферментации осуществляется семейством молочнокислых бактерий (LAB); Oenococcus oeni и различные виды Lactobacillus и Pediococcus . С химической точки зрения яблочно-молочная ферментация представляет собой декарбоксилирование , что означает высвобождение углекислого газа в процессе. [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 произойти естественным путем. Однако в коммерческом виноделии малолактическая конверсия обычно инициируется инокуляцией нужных бактерий, обычно O. oeni . Это предотвращает появление «неприятных» привкусов нежелательными бактериальными штаммами. И наоборот, коммерческие виноделы активно предотвращают яблочно-молочную конверсию, когда она нежелательна, например, с фруктовыми и цветочными сортами белого винограда, такими как Рислинг и Гевюрцтраминер , чтобы сохранить более терпкий или кислый профиль готового вина. [4] [5]
Малолактическая ферментация имеет тенденцию создавать более округлый и полный вкус . Яблочная кислота обычно ассоциируется со вкусом зеленых яблок , тогда как молочная кислота имеет более насыщенный и маслянистый вкус. Виноград, выращенный в прохладных регионах, имеет высокую кислотность, большая часть которой обусловлена содержанием яблочной кислоты. Малолактическая ферментация обычно улучшает тело и стойкость вкуса вина , создавая вина с большей мягкостью вкуса. Многие виноделы также считают, что лучшего сочетания фруктового и дубового характера можно достичь, если яблочно-молочная ферментация происходит во время нахождения вина в бочке. [6]
Вино, подвергающееся малолактической конверсии, будет мутным из-за присутствия бактерий и может иметь запах попкорна с маслом - результат производства диацетила. Начало малолактической ферментации в бутылке обычно считается дефектом вина , поскольку потребителю будет казаться, что вино все еще бродит (в результате выделения CO 2 ). [7] Однако для раннего производства Виньо Верде эта легкая пена считалась отличительной чертой, хотя португальским производителям вина приходилось продавать вино в непрозрачных бутылках из-за увеличения мутности и осадка, которые производил «внутрибутылочный MLF». Сегодня большинство производителей Виньо Верде больше не следуют этой практике и вместо этого завершают яблочно-молочную ферментацию перед розливом в бутылки, добавляя легкий блеск за счет искусственной карбонизации . [8]
.jpg/1280px-Hermann_M%C3%BCller_(1850-1927).jpg)
Яблочно-молочное брожение, возможно, так же старо, как история вина , но научное понимание положительных преимуществ MLF и контроля над процессом появилось сравнительно недавно. На протяжении многих веков виноделы замечали «активность», которая происходила с их винами, хранившимися в бочках в теплые весенние месяцы после сбора урожая . Как и первичное алкогольное брожение, это явление приводит к выделению углекислого газа и, по-видимому, приводит к глубоким изменениям в вине, которые не всегда приветствовались. [6] В 1837 году немецкий энолог Фрайгерр фон Бабо описал его как «второе брожение» и стал причиной повышенной мутности вина. Фон Бабо призвал виноделов быстро отреагировать при первом же виде этой деятельности, перелив вино в новую бочку, добавив диоксид серы , а затем проведя еще одну серию переливов и серу 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 действительно заметил снижение кислотности вина из-за молочнокислых бактерий, он не связал этот процесс с потреблением бактериями яблочной кислоты, а скорее предположил, что это просто осаждение тартрата . [6] В 1891 году швейцарский энолог Герман Мюллер предположил, что причиной этого снижения могут быть бактерии. С помощью коллег Мюллер в 1913 году объяснил свою теорию «биологического закисления», вызванную винной бактерией Bacterium gracile . [9]
В 1930-х годах французский энолог Жан Риберо-Гайон опубликовал статьи, в которых говорилось о пользе 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-молочной ферментации. Эмиль Пейно способствовал энологическому пониманию этого процесса, и вскоре виноделам стал доступен культивированный запас полезных молочнокислых бактерий. [9]
Основная роль яблочно-молочного брожения заключается в нейтрализации кислотности вина. [6] Это также может повлиять на органолептические аспекты вина, делая вкус более гладким и потенциально усложняя вкус и аромат 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-молочную ферментацию. [3]
Малолактическая ферментация приводит к раскислению вина путем преобразования «более жесткой» дипротонной яблочной кислоты в более мягкую монопротонную молочную кислоту. Различное строение яблочной и молочной кислот приводит к снижению титруемой кислотности (ТА) вина на 1–3 г/л и увеличению pH на 0,3 единицы. [5] Яблочная кислота присутствует в винограде на протяжении всего вегетационного периода , достигает своего пика в период созревания и постепенно снижается в процессе созревания . Виноград, собранный в более прохладном климате, обычно имеет самое высокое содержание яблочной кислоты и наиболее резкие изменения уровней TA и pH после яблочно-молочной ферментации. [6]
Малолактическая ферментация может помочь сделать вино «микробиологически стабильным», поскольку молочнокислые бактерии потребляют многие оставшиеся питательные вещества, которые другие микробы, вызывающие порчу, могут использовать для развития дефектов вина. Однако это также может сделать вино слегка «нестабильным» из-за повышения pH, особенно если вино уже имело верхний предел pH вина. Нередко вина «окисляются» в результате яблочно-молочной ферментации только для того, чтобы позже винодел добавил кислотность (обычно в форме винной кислоты ), чтобы снизить pH до более стабильного уровня. [8]
Молочнокислые бактерии превращают яблочную кислоту в молочную кислоту в качестве косвенного средства создания энергии для бактерий путем хемиосмоса , который использует разницу в градиенте pH между внутри клетки и снаружи в вине для производства АТФ . Одна из моделей того, как это достигается, отмечает, что форма L-малата, наиболее присутствующая при низком pH вина, — это его отрицательно заряженная моноанионная форма. Когда бактерии перемещают этот анион из вина на более высокий уровень pH клеточной плазматической мембраны, это вызывает суммарный отрицательный заряд, который создает электрический потенциал . Декарбоксилирование малата в L-молочную кислоту высвобождает не только углекислый газ, но и поглощает протон, который генерирует градиент pH, который может производить АТФ. [2]
Молочнокислые бактерии преобразуют L-яблочную кислоту, содержащуюся в естественном виде в винном винограде. Большинство коммерческих добавок яблочной кислоты представляют собой смесь энантиомеров D + и L-яблочной кислоты. [7]
Было проведено множество различных исследований сенсорных изменений, происходящих в винах, прошедших яблочно-молочное брожение. Наиболее распространенным описанием является то, что кислотность в вине кажется «мягче» из-за замены «более резкой» яблочной кислоты на более мягкую молочную кислоту. Ощущение кислинки обусловлено титруемой кислотностью вина, поэтому снижение TA, следующее за MLF, приводит к уменьшению воспринимаемой кислинки или «терпкости» в вине. [8]
Изменение вкусовых ощущений связано с увеличением pH, но также может быть связано с выработкой полиолов , особенно сахарных спиртов эритрита и глицерина . [2] Еще одним фактором, который может улучшить вкус вин, прошедших яблочно-молочную ферментацию, является присутствие этиллактата , содержание которого после MLF может достигать 110 мг/л. [5]
Потенциальное влияние на аромат вина более сложное и его трудно предсказать, поскольку различные штаммы Oenococcus oeni (бактерия, наиболее часто используемая в MLF), способны создавать различные ароматические соединения . В Шардоне вина, прошедшие MLF, часто описываются как имеющие ноты « фундука » 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 нотки. [2] Красные вина, прошедшие яблочно-молочную ферментацию в бочке, могут иметь усиленный аромат пряностей или дыма. [3]
Однако некоторые исследования также показали, что яблочно-молочная ферментация может ослабить первичные фруктовые ароматы, такие как Пино Нуар , часто теряя малиновые и клубничные ноты после MLF. [2] Кроме того, красные вина могут потерять цвет после MLF из-за изменений pH, что вызывает сдвиг баланса антоцианов, которые способствуют стабильности цвета вина . [8]
Все молочнокислые бактерии (МКБ), участвующие в виноделии, будь то в качестве положительного вклада 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 доступные в вине сахара (как глюкозу , так и фруктозу , а также несбраживаемые пентозы , которые не потребляют винные дрожжи ). Некоторые виды бактерий используют сахара гомоферментативным путем, то есть образуется только один основной конечный продукт (обычно лактат), в то время как другие используют гетероферментативные пути, которые могут создавать несколько конечных продуктов, таких как диоксид углерода, этанол и ацетат . В то время как LAB производит только L- изомер лактата при конверсии 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 МКБ, наиболее желаемыми виноделами для завершения яблочно-молочной ферментации, этот процесс чаще всего осуществляется с помощью различных видов МКБ, которые доминируют в сусле на разных этапах ферментации. Несколько факторов влияют на то, какие виды будут доминировать, включая температуру ферментации, питательные ресурсы, наличие диоксида серы , взаимодействие с дрожжами и другими бактериями, уровень pH и уровень алкоголя ( например, виды Lactobacillus , как правило, предпочитают более высокий pH и могут переносить более высокие значения). уровни алкоголя, чем у O. oeni ), а также первоначальная инокуляция (например, «дикие» ферменты по сравнению с инокуляцией культивированного O. oeni ). [4]
В роду Oenococcus есть один главный представитель, занимающийся виноделием, O. oeni , когда-то известный как Leuconostoc oeni . Несмотря на название Oeno coccus , под микроскопом бактерия имеет палочковидную форму. Бактерия является грамположительным факультативным анаэробом , который может использовать некоторое количество кислорода для аэробного дыхания , но обычно производит клеточную энергию посредством ферментации. O. oeni представляет собой гетероферментатор, который создает множество конечных продуктов в результате использования глюкозы, при этом D-молочная кислота и углекислый газ производятся примерно в равных количествах с этанолом или ацетатом. В восстановительных условиях (например, в конце спиртового брожения) третьим конечным продуктом обычно является этанол, тогда как в слегка окислительных условиях (например, в начале спиртового брожения или в бочке без крышки ) бактерии с большей вероятностью будут производить ацетат. [8]
Некоторые штаммы O. oeni могут использовать фруктозу для создания маннита (что может привести к порче вина, известной как маннитоловый привкус), в то время как многие другие штаммы могут расщеплять аминокислоту аргинин ( которая может присутствовать в вине, остающемся на осадке после ферментация в результате автолиза мертвых дрожжевых клеток) до аммиака . [2]
Помимо гексозы , глюкозы и фруктозы, большинство штаммов O. oeni могут использовать остаточные пентозные сахара, оставшиеся после дрожжевого брожения, 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 MLF и алкогольное брожение начинаются одновременно, дрожжи чаще всего вытесняют бактерию за питательные ресурсы, что может вызвать задержку начала яблочно-молочного брожения. Во-вторых, большинство штаммов O. oeni толерантны к низким уровням pH вина и обычно могут выдерживать стандартные уровни алкоголя , которых большинство вин достигают к концу брожения. Кроме того, хотя уровни диоксида серы выше 0,8 молекулярного SO 2 (зависят от pH, но примерно 35-50 частей на миллион) подавляют развитие бактерий, 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]
Внутри рода Lactobacillus имеются как гетероферментативные, так и гомоферментативные виды. Все лактобактерии, участвующие в виноделии, являются грамположительными и микроаэрофильными , при этом 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 привести к образованию высоких уровней летучей кислотности , неприятных запахов, мутности вина , газообразности и осадка , который может откладываться в бутылке, особенно если вино не подвергалось фильтрации . Эти бактерии также могут образовывать избыточное количество молочной кислоты, что может еще больше повлиять на вкус и сенсорное восприятие вина. Некоторые виды, такие как так называемые «свирепые лактобациллы », вызывают вялое или застойное брожение , в то время как другие виды, такие как L. fructivorans , как известно, создают на поверхности вина ватный мицелиеподобный рост. , получивший прозвище «плесень Фресно» в честь винодельческого региона, где он был обнаружен. [8]
На данный момент в винах и виноградном сусле выделены четыре вида рода Pediococcus : P. inopinatus, P. pentosaceus, P. parvulus и P. Damnosus , причем последние два вида наиболее часто встречаются в вине. Все виды Pediococcus являются грамположительными, при этом некоторые виды являются микроаэрофильными, а другие используют в основном аэробное дыхание. Под микроскопом педиококки часто появляются парами или тетрадами, что позволяет их идентифицировать. Педиококки являются гомоферментаторами, метаболизирующими глюкозу в рацемическую смесь L- и D-лактата путем гликолиза . [5] Однако в отсутствие глюкозы некоторые виды, такие как P. pentosaceus , начинают использовать глицерин , разлагая его до пирувата , который позже может быть преобразован в диацетил, ацетат, 2,3-бутандиол и другие соединения, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на организм. характеристики вина. [2]
Большинство видов Pediococcus нежелательны для виноделия из-за высокого уровня образующегося диацетила, а также из-за повышенного производства биогенных аминов, которые считаются одной из потенциальных причин головных болей из-за красного вина . Многие виды Pediococcus также могут привносить в вино неприятные запахи или другие дефекты вина, такие как горький на вкус «акролеиновый привкус», возникающий в результате разложения глицерина в акролеин , который затем вступает в реакцию с фенольными соединениями в вине , вызывая горький привкус. -дегустационный состав. [8]
Один вид, P. parvulus , был обнаружен в винах, которые не прошли MLF (то есть яблочная кислота все еще присутствует в вине), но букет которых все же был изменен таким образом, что энологи описали его как «не испорченный» или «не испорченный». недостаток. Другие исследования выделили P. parvulus из вин, прошедших яблочно-молочную ферментацию без развития посторонних запахов или дефектов вина. [2]
Молочнокислые бактерии — требовательные организмы , которые не могут самостоятельно синтезировать все свои сложные пищевые потребности. Чтобы LAB могли расти и завершить яблочно-молочное брожение, состав винной среды должен обеспечивать их потребности в питательных веществах. Подобно винным дрожжам, молочнокислым бактериям необходим источник углерода для энергетического метаболизма (обычно сахар и яблочная кислота), источник азота (например, аминокислоты и пурины ) для синтеза белка , а также различные витамины (такие как ниацин , рибофлавин и тиамин ) и минералы для помогают в синтезе ферментов и других клеточных компонентов. [5]
Источник этих питательных веществ часто находится в самом виноградном сусле, хотя инокуляции MLF, проводимые одновременно с алкогольной ферментацией, рискуют, что дрожжи опередят бактерии за эти питательные вещества. К концу ферментации, когда большая часть исходного виноградного сусла уже израсходована, лизис мертвых дрожжевых клеток («осадок») может стать источником некоторых питательных веществ, особенно аминокислот. Кроме того, даже в «сухих» винах, подвергшихся брожению досуха, все еще остаются несбраживаемые пентозные сахара (такие как арабиноза, рибоза и ксилоза ), которые могут быть использованы как положительными бактериями, так и бактериями, вызывающими порчу. Как и в случае с винными дрожжами, производители культивированных инокулятов молочнокислых бактерий обычно предлагают специально подготовленные пищевые добавки, которые можно использовать в качестве добавки. Однако, в отличие от винных дрожжей , молочнокислые бактерии не могут использовать добавку диаммонийфосфата в качестве источника азота. [2]
До появления комплексных пищевых добавок и достижений в области лиофилизированных культур молочнокислых бактерий виноделы выращивали инокулят молочнокислых бактерий из скошенных культур, предоставленных лабораториями. В 1960-х годах этим виноделам было проще создавать закваски на средах, содержащих яблочный или томатный сок . Было обнаружено, что этот «фактор томатного сока» является производным пантотеновой кислоты , важного фактора роста бактерий. [8]
Как и в случае с дрожжами, кислород можно считать питательным веществом для молочнокислых бактерий, но только в очень небольших количествах и только для микроаэрофильных видов, таких как O. oeni . Однако в настоящее время не существует доказательств того, что яблочно-молочная ферментация протекает более гладко в аэробных условиях, чем в полных анаэробных условиях, и фактически избыточное количество кислорода может задерживать рост молочнокислых бактерий, благоприятствуя условиям конкурирующих микробов (таких как Acetobacter ). [8]
Oenococcus oeni , вид LAB, который виноделы чаще всего используют для проведения яблочно-молочной ферментации, можно обнаружить на винограднике, но часто в очень небольших количествах. Хотя заплесневелые, поврежденные плоды могут содержать разнообразную микробную флору, молочнокислые бактерии, которые чаще всего обнаруживаются на чистом, здоровом винограде после сбора урожая , представляют собой виды из родов Lactobacillus и Pediococcus . После измельчения микробиологи обычно обнаруживают популяции с концентрацией менее 10 3 колониеобразующих единиц /мл, содержащие смесь P. Damnosus, L. Casei, L. hilgardii и L. plantarum , а также O. oeni . В суслах, которые не получают раннюю дозу диоксида серы, чтобы «отбросить» эти дикие популяции молочнокислых бактерий, эта бактериальная флора конкурирует друг с другом (и винными дрожжами) за питательные вещества на ранних этапах ферментации. [8]
На винодельне несколько точек контакта могут быть домом для местного населения LAB, включая дубовые бочки , насосы, шланги и линии розлива. Для вин, для которых малолактическая ферментация нежелательна (например, фруктовые белые вина), отсутствие надлежащей санитарной обработки винного оборудования может привести к развитию нежелательного MLF и привести к дефектам вина . В случае дубовых бочек, где полная и полная санитарная обработка практически невозможна, винодельни часто маркируют бочки, в которых находились вина, проходящие через MLF, и держат их изолированными от «чистых» или совершенно новых бочек, которые они могут использовать для вин, которым не предназначено проходить через MLF. МЛФ. [4]
Несколько видов рода Schizosaccharomyces используют L-яблочную кислоту, и энологи изучают возможность использования этих винных дрожжей для обескисливания вин вместо традиционного пути яблочно-молочной ферментации с бактериями. Однако первые результаты с Schizosaccharomyces pombe показали склонность дрожжей вызывать неприятный запах и неприятные сенсорные характеристики в вине. В последние годы энологи экспериментировали с мутантным штаммом Schizosaccharomycesmalidevorans , который, как было доказано, вызывает меньше потенциальных дефектов вина и неприятных запахов. [2]
Виноделы расходятся в том, когда они предпочитают инокулировать свое сусло молочнокислыми бактериями: некоторые виноделы вносят бактерии одновременно с дрожжами, позволяя одновременно протекать как алкогольному, так и яблочно-молочному брожению, в то время как некоторые ждут окончания брожения, когда вино переливают в стойку . с осадка в бочку, а другие делают это где-то посередине. Для практиков минималистского или « натурального виноделия », которые предпочитают не прививать культивированные молочнокислые бактерии, яблочно-молочная ферментация может произойти в любое время в зависимости от нескольких факторов, таких как микробиологическая флора винодельни и конкурирующее влияние других микробов. Все варианты имеют потенциальные преимущества и недостатки. [5]
Преимущества инокуляции MLF во время алкогольной ферментации включают: [2]
К недостаткам ранней инокуляции относятся: [2]
Многие преимущества послеалкогольного брожения являются ответом на недостатки ранней инокуляции (а именно, меньший антагонизм и вероятность образования нежелательных побочных продуктов). Кроме того, преимущество осадка заключается в том, что он является источником питательных веществ за счет автолиза мертвых дрожжевых клеток, хотя этого источника питательных веществ не всегда может быть достаточно для обеспечения успешного завершения процесса MLF. И наоборот, многие из недостатков поздней инокуляции заключаются в отсутствии преимуществ ранней инокуляции (более высокие температуры, потенциально более быстрое завершение и т. д.). [5]
Для некоторых стилей вин, таких как легкие фруктовые вина или вина с низкой кислотностью из теплого климата, малолактическая ферментация нежелательна. Виноделы могут предпринять несколько шагов, чтобы предотвратить возникновение MLF, в том числе: [4] [9]
Кроме того, виноделы могут использовать химические и биологические ингибиторы, такие как лизоцим , низин , диметилдикарбонат (велкорин) и фумаровая кислота , хотя некоторые из них (например, верлкорин) запрещены в винодельческих странах за пределами США. Осветляющие агенты, такие как бентонит , и холодная стабилизация вина также удаляют потенциальные питательные вещества для молочнокислых бактерий, тем самым подавляя яблочно-молочное брожение. Некоторые эксперименты с использованием бактериофагов ( вирусов , поражающих бактерии) проводились для ограничения малолактической ферментации, но неутешительные результаты в сыродельческой промышленности привели к скептицизму в отношении практического использования бактериофагов в виноделии. [8]
Виноделы могут отслеживать ход малолактической ферментации с помощью бумажной хроматографии или спектрофотометра . Метод бумажной хроматографии предполагает использование 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 вытянута и высушена, расстояние желтых «пятен» от базовой линии указывает на присутствие различных кислот: винная кислота находится ближе всего к базовой линии, за ней следуют лимонная, яблочная и, наконец, молочная кислоты ближе к верху. бумага. [4]
Существенным ограничением бумажной хроматографии является то, что она не показывает точно, сколько яблочка еще осталось в вине, а размер «пятна» на бумаге не имеет никакой корреляции с количественным показателем. Чувствительность статьи также ограничена порогом обнаружения 100–200 мг/л, в то время как большинство измерений «стабильности MLF» нацелены на уровень яблочка менее 0,03 г/л (30 мг/л). [5]
Ферментативный метод позволяет количественно измерять как яблочную, так и молочную кислоты, но требует затрат на наборы реагентов и спектрофотометр, который может измерять значения оптической плотности 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-молочную ферментацию, и условий, влияющих на это вино (рН, доступные питательные вещества, уровень кислорода и т. д.). [3]
Некоторые штаммы O. oeni могут синтезировать высшие спирты , которые могут придавать фруктовые ноты аромату вина. Кроме того, некоторые штаммы бактерий содержат ферменты бета-глюкозидазы , которые могут расщеплять моноглюкозиды — ароматические соединения, прикрепленные к молекуле сахара. Когда сахарный компонент расщепляется, остальная часть соединения улетучивается , а это означает, что его потенциально можно 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 чрезмерным содержанием ацетальдегида, для красных вин это также может дестабилизировать цвет вина, мешая реакции ацетальдегида с антоцианами с образованием полимерных пигментов , которые помогают создать цвет вина. [2]
Диацетил (или 2,3-бутандион) — это соединение, связанное с «маслянистым» ароматом Шардоне, но оно может влиять на любое вино, прошедшее яблочно-молочную ферментацию. 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 концентрациях более 5–7 мг/л (5–7 частей на миллион ). может заглушить другие ароматические ноты вина. [7] [10]
Диацетил может вырабатываться молочнокислыми бактериями в результате метаболизма сахара или лимонной кислоты . [11] Хотя лимонная кислота естественным образом присутствует в винограде, она находится в очень небольшом количестве, причем большая часть ее поступает в результате преднамеренного добавления виноделом для подкисления вина. [8] В присутствии как яблочной, так и лимонной кислот LAB используют обе, но используют яблочную кислоту гораздо быстрее, при этом на скорость использования лимонной кислоты/образования диацетила влияет конкретный бактериальный штамм (при этом большинство штаммов O. oeni продуцируют меньше диацетила, чем виды Lactobacillus и Pediococcis ), а также окислительно-восстановительный потенциал вина. [12] В винных условиях с низким окислительно-восстановительным потенциалом (то есть оно более окислительное, например, в не полностью наполненной бочке), будет потребляться больше лимонной кислоты и образовываться диацетил. В более восстановительных условиях, например, при алкогольном брожении, когда популяция дрожжей достигает своего пика, а вино сильно насыщено углекислым газом, образование диацетила происходит намного медленнее. Дрожжи также помогают поддерживать низкий уровень, потребляя диацетил и восстанавливая его до ацетоина и бутиленгликоля . [5]
Производство диацетила благоприятствует ферментации, которые протекают при температуре от 18 до 25 ° C (от 64 до 77 ° F). Он также имеет тенденцию производиться в более высоких концентрациях в винах с более низким уровнем pH (ниже 3,5), хотя при уровнях ниже 3,2 большинство штаммов LAB, желательных для MLF, имеют тенденцию ингибироваться. «Дикие» (как и неинокулированные) яблочно-молочные ферменты могут производить больше диацетила, чем инокулированные ферменты, из-за более низких начальных популяций во время лаг- фазы, когда инокулированные ферменты обычно имеют начальный инокулят 10 6 КОЕ/мл. [2] Поздние прививки MLF, после алкогольной ферментации, также имеют тенденцию производить более высокие уровни диацетила. [3] Производители Шардоне, желающие создать «маслянистый стиль» с высоким содержанием диацетила, часто делают позднюю или «дикую» инокуляцию в бочке после первичного брожения, позволяя вину провести несколько недель или даже месяцев в восстановительных условиях, которые способствуют образованию диацетила. производство. [8] Некоторые источники отмечают, что содержание диацетила на самом деле снижается под действием осадка из-за выживших дрожжей, метаболизирующих диацетил, и поэтому малолактическая ферментация лучше всего проводится без осадка. [13]
В винах с чрезмерным содержанием диацетила некоторые виноделы используют диоксид серы, чтобы связывать это соединение и снижать восприятие диацетила на 30–60%. Это связывание является обратимым процессом, и уже через несколько недель выдержки в бутылке или резервуаре высокий уровень диацетила возвращается. Однако диоксид серы, добавленный ранее в процессе яблочно-молочной ферментации, ограничивает производство диацетила, подавляя бактерии и ограничивая их активность в целом, включая превращение яблочной кислоты в молочную кислоту. [7]
Наиболее распространенной ошибкой, связанной с малолактической ферментацией, является ее возникновение, когда она нежелательна. Это может быть вино, которое должно быть кислым и фруктовым (например, Рислинг), или это может быть вино, которое, как ранее считалось, прошло MLF и разлилось в бутылки только для того, чтобы в бутылке началось яблочно-молочное брожение. В результате такой ферментации «в бутылке» часто получается газообразное, мутное вино, которое может быть неприятным для потребителей. Улучшение санитарных условий и борьба с молочнокислыми бактериями на винодельне могут ограничить возникновение этих неисправностей. [7]
Для первых производителей Виньо Верде легкая шипучесть, возникающая в результате малолактической ферментации в бутылке, считалась отличительной чертой вина, которой наслаждались потребители. Однако винодельням приходилось продавать вино в непрозрачных бутылках, чтобы замаскировать мутность и осадок, образуемый «внутрибутылочным MLF». Сегодня большинство производителей Виньо Верде больше не следуют этой практике и вместо этого завершают яблочно-молочную ферментацию перед розливом в бутылки, добавляя легкий блеск за счет искусственной карбонизации. [8]
Яблочно-молочная ферментация не обязательно является дефектом, но она может сделать вино «нестабильным по отношению к белкам» из-за возникающего изменения pH, которое влияет на растворимость белков в вине . По этой причине испытания на очистку белка и термостабильность вина обычно проводятся после завершения яблочно-молочной ферментации. [5]
Хотя летучая кислотность (VA) обычно измеряется по содержанию уксусной кислоты, ее сенсорное восприятие представляет собой комбинацию уксусной кислоты ( ароматы уксуса ) и этилацетата ( ароматы жидкости для снятия лака и клея для моделей самолетов ). Высокий уровень VA может подавлять винные дрожжи и может привести к вялому или остановленному брожению. Источником ВА могут быть несколько микробов, в том числе Acetobacter , Brettanomyces и пленочные дрожжи , такие как Candida , а также молочнокислые бактерии. Однако, хотя молочнокислые бактерии обычно производят только уксусную кислоту, эти другие микробы часто производят этилацетат, а также уксусную кислоту. [7]
В большинстве стран-производителей вина действуют законы , регулирующие уровень летучей кислотности, разрешенный для вина, доступного для продажи и потребления. В Соединенных Штатах законный предел составляет 0,9 г/л для импортного 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. г/л для красного десертного вина. Винные правила Европейского Союза ограничивают содержание 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 способны производить высокие уровни уксусной кислоты посредством метаболизма глюкозы, хотя для большинства штаммов O. oeni это количество обычно составляет всего от 0,1 до 0,2 г/л. [5] [14] Некоторые виды Pediococcus также могут производить уксусную кислоту другими путями. Вина, начиная с высокого уровня 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 — уровень, который может легко привести к остановке брожения. [2]
В конце 20-го века среди американских виноделов сообщалось, что, казалось бы, здоровое брожение быстро наводнялось высоким уровнем уксусной кислоты, которая подавляла винные дрожжи и приводила к остановке брожения. Первоначально считалось, что виновником является новый вид Acetobacter или дрожжей, вызывающих порчу вина, но в конечном итоге выяснилось, что это несколько видов Lactobacillus , L. kunkeei , L. nagelii и L. hilgardii , которых в совокупности прозвали «свирепыми» Lactobacillus за их агрессивное производство уксусной кислоты, как быстро они размножаются , а также их высокая толерантность к диоксиду серы и другим микробиологическим средствам контроля. [8]
Ферменты вин с высоким pH (более 3,5), которые подверглись холодному замачиванию перед инокуляцией дрожжей и практически не получили диоксида серы во время дробления , по-видимому, подвергаются наибольшему риску заражения «свирепыми» лактобациллами . Хотя инфекция, по-видимому, специфична для виноградника, в настоящее время ни одна из вовлеченных в нее лактобактерий не обнаружена на поверхности свежесобранного винного винограда. [8]
Разложение глицерина некоторыми штаммами молочнокислых бактерий может привести к образованию соединения акролеина . Глицерин представляет собой полиол со сладким вкусом, присутствующий во всех винах, но в более высоких концентрациях он присутствует в винах, зараженных Botrytis cinerea . «Активный альдегид », акролеин может взаимодействовать с некоторыми фенольными соединениями в вине, создавая вина с очень горьким вкусом, описанные Пастером как амертум . Хотя было показано, что по крайней мере один штамм O. oeni продуцирует акролеин, он чаще встречается в винах, зараженных штаммами Lactobacillus и видов Pediococcus , таких как L. brevis, L. buchneri и P. parvulus . Также было показано, что акролеиновый привкус чаще встречается в винах, которые ферментировались при высоких температурах и/или изготовлены из винограда, собранного с высоким уровнем 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 соединения со сладким вкусом могут придать сладость вину там, где это нежелательно (например, Каберне Совиньон ). Привкус маннита, описанный Пастером как маннит , в винах часто сопровождается другими недостатками вина, в том числе наличием чрезмерного уровня уксусной кислоты, диацетила, молочной кислоты и 2-бутанола , которые могут способствовать появлению «винно- 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 нарост, похожий на мицелий . Будучи обогащенными, эти вина часто имели уровень алкоголя, превышающий 20%, что обычно является уровнем, который препятствует росту большинства организмов, вызывающих порчу, связанных с виноделием. Прозванная «плесенью Фресно» из-за того, где она была впервые обнаружена, виновником этого роста был определен L. fructivorans , вид, с которым можно бороться с помощью санитарии и поддержания адекватного уровня диоксида серы. [2]
Некоторые виды Lactobacillus и Pediococcus (особенно P. Damnosus и P. pentosaceus ) способны синтезировать полисахариды , которые придают вину маслянистую вязкость . В случае Lactobacillus некоторые из этих сахаридов могут быть глюканами , которые могут быть синтезированы из глюкозы, присутствующей в вине всего в 50–100 мг/л (от 0,005 до 0,01% остаточного сахара), и поражают, казалось бы, «сухие» вина. Хотя «вязкость» может возникнуть в бочке или резервуаре, она часто наблюдается у вин через несколько месяцев после их розлива в бутылки. Вина с уровнем pH выше 3,5 и низким уровнем диоксида серы подвергаются наибольшему риску развития этого недостатка. [8]
Этот недостаток , названный французами graisse (или «смазкой») [7] и les vins filant Пастером, наблюдался в яблочных винах и сидре . Это также может быть потенциально вызвано другими микроорганизмами, вызывающими порчу, 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, когда вино растирают между пальцами, и при употреблении может оставить долгое, неприятное послевкусие . Аромат может быть очень сильным, его можно обнаружить при сенсорном пороге всего 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 этот дефект чаще всего связан с нежелательными видами молочнокислых бактерий, известно, что вино, зараженное дрожжами Brettanomyces в присутствии фосфата аммония и лизина, также проявляет этот недостаток. [2]
Сорбат часто используется домашними виноделами в качестве ингибитора дрожжей для остановки алкогольного брожения при производстве сладких вин. Большинство видов молочнокислых бактерий способны синтезировать сорбат с образованием 2-этоксигекса-3,5-диена, имеющего аромат измельченных листьев герани . [7]
По сравнению с яблочной и лимонной кислотами винная кислота обычно считается микробиологически стабильной. Однако некоторые виды Lactobacillus (особенно L. brevis и L. plantarum ) способны разрушать винную кислоту в вине, снижая общую кислотность вина на 3–50%. Французские виноделы давно наблюдали это явление и назвали его турне (что означает «превращение в коричневый цвет») [7] в связи с изменением цвета, которое может произойти в вине в то же время, вероятно, из-за других процессов, помимо винного камня. потеря. Хотя Lactobacillus являются наиболее частыми виновниками турне , некоторые виды дрожжей Candida , вызывающих пленку порчи , также могут метаболизировать винную кислоту. [2]
Хотя присутствие этилкарбамата не является органолептическим недостатком вина, это соединение является подозреваемым канцерогеном и подлежит регулированию во многих странах. Это соединение образуется в результате разложения 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 (в большинстве стран уже нелегального) было наиболее распространенной причиной появления этилкарбамата в вине, известно, что O. oeni и L. buchneri производят карбамилфосфат и цитруллин , которые могут быть предшественниками образования этилкарбамата. L. hilgardii , один из «свирепых видов Lactobacillus », также подозревается в участии в производстве этилкарбамата. В США 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 считаются потенциальной причиной головных болей от красного вина . В вине были обнаружены гистамин , кадаверин , фенилэтиламин , путресцин и тирамин . Эти амины образуются в результате разложения аминокислот, содержащихся в виноградном сусле и оставшихся в результате распада мертвых дрожжевых клеток после ферментации. Большинство LAB обладают потенциалом создавать биогенные амины, 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, тогда как в США на данный момент никаких нормативов не существует. [7]