Изменение других компонентов сусла при брожении

Как уже сказано выше, основные изменения состава вина при брожении следующие: уменьшается содержание сахара, накапливается СО₂, образуются вторичные и побочные продукты брожения. Кроме того, при брожении происходит уменьшение содержания белков, которые частично гидролизуются, частично потребляются дрожжами, уменьшается количество ферментов, которые адсорбируются дрожжевыми клетками, причем АМК могут прямо ассимилироваться или потребляться после предварительного дезаминирования. АМК, а также белки и пептиды после гидролиза, используются дрожжевыми клетками как питательные вещества, необходимые для построения белков новых клеток.

Процесс изменения сахара при брожении Процесс изменения азотистых веществ

в зависимости от физиологического при брожении

состояния дрожжей

С сахара,% С,% брожение выдержка

на дрожжах

брож

лаг-фаза

20

фаза бурного брожения

10

замедление

t, сут t, сут

Дрожжи при брожении потребляют практически все вещества, содержащиеся в соке. Поэтому, состав сброженного сусла существенно отличается.

После окончания брожения, если вино выдерживалось на дрожжах, концентрация некоторых веществ начинает расти.

Рассмотрим конкретный пример.

Процессы изменения азотистых веществ при брожении: в первой фазе за счет разложения дрожжей их количетсво падает, далее они остаются постоянными(1) или несколько увеличиваются (2) в случае выдержки на дрожжах. По этим же законам изменяется и активность ферментов.

Фенольные вещества также несколько уменьшаются, за счет связывания их в нерастворимые комплексы с белками и альдегидами и выпадения их в осадок.

Уменьшается содержание винной кислоты и ее солей, которые выпадают в осадок в связи с уменьшением их растоворимости при увеличении в среде концентрации этилового спирта.

С выделяющимся углекилым газом частично выносятся эфирные масла виногарда (ароматообразующие вещества).

Происходит восстановление ненасыщенных соединений в насыщенные:

+2Н

СН₃-СН₂-СН=СН-СН₂-СН₂ОН СН₃-СН₂-СН₂-СН₂-СН₂-СН₂ОН

генксен-3-ол гексанол

Ряд альдегидов восстанавливается в спирты.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Какие вещества потребляют дрожжи на этапе брожения сусла?

2. Перечислите основные, вторичные и побочные продукты брожения.

3. Из чего образуются основные и вторичные продукты брожения, механизм их образования?

4. Напишите механизм спиртового брожения.

5. Опишите схему образования глицерина.

6. Из чего образуются побочные продукты брожения, рассмотрите разные схемы?

7. Какие комплексы образуются на стадии образования вина?

Тесты по теме:

1. Основными продуктами брожения являются:

А) Глицерин; Б) Альдегиды; В) Кислоты и высшие спирты; Г) Этанол и углекислый газ.

2. Побочные продукты брожения образуются из:

А) Сахаров; Б) Сахаров и кислот; В) Аминокислот; Г) Фенольных веществ.

3. Глицерин является:

А) Основным продуктом брожения; Б) Побочным продуктом брожения; В) Третичным продуктом брожения; Г) Вторичным продуктом брожения.

4. В схему образования побочных продуктов брожения не входит схема:

А) Фольна-Чокальтеу; Б) Эрлиха-Нейбауэра; В) Иошицава-Ямада; Г) Стикленда.

5. На стадии образования вина происходит выпадение в осадок солей:

А) Янтарной кислоты; Б) Молочной кислоты; В) Винной кислоты; Г) Щавеливой кислоты.

Глава 5. Формирование вина

При формировании вина происходит два процесса:

1. ЯМБ, сопровождающееся выделением СО₂ и увеличением рН среды;

2. Автолиз дрожжей, сопровождающийся изменением формы клетки (сморщиванием) и выделением веществ из дрожжевой клетки в вино.

5.1. Яблочно-молочное брожение

ЯМБ протекает или одновременно со спиртовым брожением (во второй его фазе) или сразу после окончания спиртового брожения. Вызывают его молочнокислые бактерии.

Существует несколько точек зрения о химизме ЯМБ. По одной их них яблочная кислота сначала превращается в щавелевоуксусную (ЩУК), которая декарбоксилируется, давая пировиногардную кислоту (ПВК). И эта последняя уже восстанавливается в молочную:

СООН СООН СН₃ СН₃

СН₂ СН₂b-декарбоксилазаС=ОНАД_*Н₂, +2НСНОН

НАД, малат-лактатде-

СНОН С=О-СО₂СООНгидрогеназаСООН

дегидрогеназа

СООН-2НСООН

ПВК молочная

яблочная щавелево- кислота

кислота уксусная кислота

По другой теории (Р.Кюнке), которая в настоящее время принята большинством исследователей, осуществляется непосредственное декарбоксилирование яблочной кислоты в молочную:

СООН СН₃

СН₂ +НАД СНОН + СО₂

СНОН +Mn²⁺ СООН

СООН

В результате ЯМБ (за счет превращения двухосновной яблочной кислоты в одноосновную молочную) происходит заметное снижение титруемой кислотности вина и повышение рН (молочная кислота менее диссоциирована, чем яблочная). Этот процесс является положительным для северных районов, высококислотных, с так называемой “зеленой кислотностью”. Особенно благоприятен процесс ЯМБ для красных столовых вин.

Для вин южных районов с невысокой исходной кислотностью процесс ЯМБ нежелателен и с ним надо уметь бороться.

Оптимальные условия для протекания ЯМБ таковы: температура 20-30^ОС,

рН=3,3-3,5 (ниже рН=3,0 ЯМБ практически не развивается), низкое содержание сернистого ангидрида (до 100 мг/л), низкий ОВ-потенциал, достаточное количество азотистого питания и наличие некоторых витаминов и микроэлементов (Mn).

Инициировать ЯМБ можно несколькими способами:

1. Наиболее простой и давно применяемый: смешивание 1/3 вина, в котором прошло ЯМБ и имеются молочнокислые бактерии, с 2/3 вина, в котором этот процесс надо вызвать;

2. Введением чистой культуры бактерий ЯМБ;

3. Совместное культивирование дрожжей и бактерий ЯМБ в резервуарах с насадками.

При всех этих процессах следует помнить о необходимости создания оптимальных условий для протекания ЯМБ (температура, содержание сернистого ангидрида и др.).

Чтобы остановить или предотвратить процесс ЯМБ при его нежелательности для данного вина, прибегают к пастеризации, сульфитации (до 25-30 мг/л свободной SO₂), оклейке с фильтрацией и др.

В настоящее время установлено, что молочнокислые бактерии делятся на гомоферментативные и гетероферментативные. Гомоферментативные бактерии образуют только молочную кислоту, гетероферментативные бактерии - наряду с молочной кислотой способны синтезировать другие вещества (диацетил, ацетоин). Эти бактерии могут действовать не только на яблочную кислоту, но и ассимилировать глюкозу. Поэтому необходимо осуществлять контроль за ЯМБ.

5.2. Автолиз дрожжей

Процесс, происходящий при выдержке вина на дрожжевом осадке. Автолиз дрожжей - это распад внутриклеточной структуры клетки под действием гидролитических ферментов. В процессе автолиза дрожжевых клеток из клетки в вино выделяются ферменты, белки, пептиды, АМК, фосфорные соединения, нуклеиновые кислоты, полисахариды (маннан), ароматообразующие вещества (сложные эфиры, терпеноиды, жирные кислоты), липиды и другие вещества. Происходит существенное изменение состава вина: снижается ОВ-потенциал, изменяется окраска (из желтоватой становится зеленоватой), повышается восстановительная способность вина, несколько повышается рН.

Механизм автолиза дрожжей заключается в том, что при выдержке в вине барьерные функции мембран клетки изменяются и в дрожжевую клетку начинают проникать компоненты вина. В результате чего изменяется внутриклеточное рН, что обуславливает активацию внутриклеточных протеолитических ферментов (протеиназ и пептидаз). Протеиназы и пептидазы, активируясь, вызывают ускоренный гидролиз белков и пептидов клетки, вследствие чего нарушается координационная связь клетки и регуляция их активности. В результате усиливаются гидролитические реакции, происходит гидролиз важных ферментов клетки (оксидоредуктаз и др.). Это приводит к тому, что нарушается нормальное дыхание клетки и клетка начинает отмирать. Вследствие распада составляющих основу цитоплазмы клетки комплексов белков и полисахаридов, нуклеиновых кислот, липидов из дрожжевых клеток начанают выделяться АМК, липиды, фосфорные соединения и др. Вместе с тем, дрожжевая клетка при выдержке в вине полностью не разлагается, а как бы “муммимизируется” (А.Опарин). Клетка теряет значительную часть своих веществ и существенно сокращается в размере. Форма клетки, как показали исследования кафедры, из лимонообразной становится похожей на форму грибов “сморчков”.

В автолизируемых клетках сохраняется активность многих ферментов, поэтому клетки, их внутриклеточные структуры могут служить своеобразными местами протекания ферментативных реакций, т.е. автолизируемая клетка служит не только источником обогащения вина ферментами, но также как бы центром ферментативных реакций. Внутриклеточные ферментативные биохимические процессы в значительной мере формируют тон вина, выдержанного на дрожжах.

Автолиз происходит особенно интенсивно в тех случаях, когда жизнь клетки прекращается, а внутриклеточные ферменты сохраняются. наиболее благоприятные условия для этого создаются при температуре 40-50^ОС. При понижении температуры
скорость автолиза снижается. Оптимум рН для автолиза винных дрожжей составляет 5,5. Автолизу способствует содержание спирта до 12% об. Повышенная концентрация сахара замедляет его ход. Автолитические процессы усиливаются в анаэробных условиях, так как при недостатке кислорода в клетке активизируются гидролитические ферменты. При большом доступе кислорода автолиз приобретает иную направленность. Для обогащения вин продуктами гидролиза дрожжей приняты длительная выдержка вин на дрожжах, обработка вина с дрожжами, внесение дрожжевых автолизатов, а также использование ферментных концентратов и ферментных препаратов из дрожжей.

Цитологические исследования показали, что автолиз дрожжевых клеток в вине протекает медленно и имеет своеобразную направленность. Этому способствует относительно низкое значение рН и присутствие в вине разнообразных химических веществ: спирта, кислот и др. В случае высокого рН ( при выдержке дрожжей в воде) процесс разрушения дрожжей протекает глубоко, с разрывом клеточных структур. За время выдержки дрожжей в вине происходит увеличение зернистости цитоплазмы и наступает ее коагуляция, уменьшаются размеры дрожжевых клеток, причем чем выше температура выдержки, тем нагляднее выражены эти процессы. Температурный фактор обусловливает не только количественные, но и качественные различия в составе продуктов гидролиза.

При выдержке вина с дрожжами биохимические изменения в вине обусловлены не только выделением продуктов автолиза дрожжей в вино, но и ферментативной трансформацией вина внутри клетки. Это положение впервые выдвинутое исследованиями, проведенными на кафедре, позволяет заменить некоторые существовавшие концепции о возможности улучшения качества вина специально приготовленными автолизатами дрожжей.

Автолиз дрожжей имеет большое значение в технологии шампанских вин, технологии хереса.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Назовите два основных процесса происходящих на стадии формирования вина?

2. Для чего применяется яблочно-молочное брожение? Опишите химизм ЯМБ.

3. Для каких районов желателен процесс ЯМБ?

4.Что такое автолиз дрожжей?

5. Какими веществами обогащается вино на данной стадии?

6. Опишите наиболее благоприятные условия для автолиза.

7. Что происходит с ОВ-потенциалом и pH вина?

Тесты по теме:

1. Для снижения кислотности используется:

А) Уксусно-кислое брожение; Б) Яблочно-уксусное брожение; В) Яблочно-молочное брожение; Г) Янтарно-молочное брожение.

2. Яблочная кислота декарбоксилируется:

А) В янтарную кислоту; Б) В молочную кислоту; В) Щавеливую кислоту.

3. Автолиз дрожжей-это распад внутриклеточной структуры под действием:

А) Гидролитических ферментов; Б) Окислительных ферментов; В) Изомеразы; Г) Трансферазы.

4. При автолизе дрожжей восстановительная способность вина:

А) Снижается; Б) Не меняется; В) Повышается.

5. При автолизе дрожжей гидролиз биополимеров:

А) Происходит; Б) Не происходит.

Глава 6. Созревание и старение вина

Эти стадии представляют наиболее длительный период в процессе изготовления вина. Считается, что созревание вина происходит в присутствии кислорода (при выдержке в бочках, резервуарах), а старение - в безкислородных условиях (при выдержке в бутылках, при коллекционной выдержке) - М.А.Герасимов.

При созревании и старении вина протекает ряд сложных процессов:

1. ОВ-процессы,

2. Реакция этерификации (Э),

3. Сахароаминные реакции (реакции меланоидинообразования) (КА),

4. Реакции полимеризации и поликонденсации (ПП),

5. Реакции гидролиза,

6. Седиментация.

Главенствующую роль играют ОВ-процессы, с которыми сопряжены все остальные реакции. Растворение кислорода, взаимодействие его с легкоокисляемыми компонентами вина, образование пероксидов, окисление пероксидом водорода кислот, аминокислот, полифенолов и других веществ, инициирует не только ОВ-реакции, но и реакции Э, КА, ПП и др. Наряду с этим имеется определенная взаимосвязь между Э и КА, КА и ПП. То есть, условно процесс созревания вина можно изобразить схемой:

Вкус ОВ вкус, цвет, прозрачность

Букет

Э КА ПП

В развитии вкуса вина, тонов созревания (выдержки) вносит вклад каждая из реакций. Букет формируется главным образом под влиянием ОВ, Э и КА. Цвет и прозрачность (выпадение осадков) зависят от ОВ, ПП и КА.

В вино поступает кислород, который активизирует цикл ОВ-реакций; при этом образуются вещества, которые катализируют реакции этерификации и другие циклы. Следует отметить, что существует связь между малыми циклами.

6.1. Окислительно-восстановительные процессы

По мнению ряда ученых эти процессы являются основными в формировании вкуса, и букета выдержанных вин. Вместе с тем, в науке существуют различные точки зрения на роль кислорода при созревании. Ряд ученых считают необходимым ограничить поступление кислорода в вино, напротив, другие специалисты предлагают вводить кислород для улучшения созревания. В настоящее время считают, что для созревания вина определенного типа необходимо строго определенное количество кислорода.

Для белых столовых и шампанских виноматериалов скорость ассимиляции вина кислородом должна составлять 0,02-0,05 мг О₂/дм³ вина в сутки, для десертных 0,1-0,2 мг О₂/ дм³ вина в сутки, для крепленых 0,2-0,3 мг О₂/ дм³ вина в сутки.

Т.е., для вина определенного типа важна скорость поступления кислорода. Если скорость поступления кислорода ниже указанных пределов, то состав вина изменяется незначительно и типичные качества на развиваются. Если выше, то начинают преобладать процессы, характерные для вин последующей группы. Скорость ассимиляции вином кислорода зависит от состава вина, от температуры, при которой вино выдерживают, от концентрации растворенного кислорода.

Согласно предложенной Г.Г.Агабальянцем научной классификации вин по степени окисленности различают вина (показатель окисленности - содержание ацетальдегида и диацетила):

1. Неокисленные (столовые, десертные, полусладкие типа Шато-Икема и десертные мускаты, игристые вина);

2. Полуокисленные с заметными тонами окисленности (некоторые столовые вина южных районов, десертные вина токайские, типа кагора, малаги, типа портвейна);

3. Окисленные с интенсивными тонами окисленности и тонами мадеризации (вина типа мадеры и марсалы);

4. Сильно окисленные с ясно выраженными хересными тонами (вина типа хереса).

По мнению Г.Г.Агабальянца в неокисленных винах содержание уксусного альдегида не должно превышать 20-30 мг/л и оно повышается от первой к последней группе.

А.К.Родопуло и А.Ф.Писарницким в качестве показателя окисленности вин предложили оценивать содержание диацетила. В неокисленных винах оно не превышает 0,8 мг/л, в окисленных - свыше 1-2 мг/л.