Виноград. Технологии сбраживания, дрожжи

'''Алкогольное брожение'''

Винодельческое производство основано на процессе алкогольного брожения, во время которого виноградное сусло превращается в вино. Человечество, пользуясь брожением при изготовлении вина и других алкогольных напитков с глубокой древности, не знало сущности происходящих при этом явлений. Научное обоснование этого процесса стало возможным лишь тогда, когда естествознание, обогатившись многими фактами и методами исследований, позволило проникнуть в глубину явлений, происходящих при брожении. Развитие наших представлений о спиртовом брожении протекало этапами, большими периодами. Только в XVIII в. Лавуазье путем тщательного взвешивания продуктов брожения установил, что сахар при брожении распадается на спирт и углекислоту и что из определенного количества сахара всегда получается одно и тоже количество спирта.

В этот первый период внимание было обращено исключительно на химическую сторону, а внутренняя природа процесса не затрагивалась.

Несмотря на то, что химическая сторона брожения этими исследованиями была достаточно выяснена, все же сущность брожения не была разгадана и для разъяснения ее потребовалась работа нескольких поколений.

Работа Пастера положила начало большому периоду, на протяжении которого вопросам химического порядка, касающимся этапов распада углеводов при брожении и сущности реакций, лежащих в основе спиртового брожения, внимания не уделялось. Это был период биологического подхода к изучению спиртового брожения, как результата жизнедеятельности его возбудителей—дрожжевых клеток. Этот период охватывает середину и конец второй половины прошлого века.

Значительно продвинув вперед изучение вопросов брожения и дав ему новое направление, Пастер, однако, не мог отрешиться от мысли, что «химический акт брожения тесно связан с жизненным актом, начинающимся и кончающимся с ним». Пастер

не мыслил «алкогольного брожения без одновременной организации развития и размножения клеток, или продолжающейся жизни уже образовавшихся клеток». Виталистический взгляд Пастера, что «нет брожения без жизни» в течение многих лет имел решающее влияние на воззрения исследователей в области бродильных процессов и считался неоспоримым.

Работами русского ученого Манасеиной (1871) было доказано, что «распадение сахара на алкоголь и угольную кислоту не зависит от жизни дрожжевых ячеек», а спиртовое брожение обусловливается специфическими ферментами, образуемыми дрожжевыми клетками.

Ферментная теория брожения, впервые выдвинутая Манас сеиной, была поддержана Фаминициным (1883) и подтверждена Бухнером, выделившим зимазу (1897).

С получением бесклеточного брожения открылся новый путь для изучения химизма брожения и изучения ферментов, обусловливающих этот химизм. Особая заслуга в этом вопросе принадлежит русскому ученому А. Н. Лебедеву, предложившему новый метод изолирования зимазы, значительно более простой, чем метод Бухнера.

Работами Манассеиной, Бухнера и Лебедева был положен конец виталистическим воззрениям на природу брожения и отвергнута существовавшая до того времени идеалистическая трактовка классификации ферментов, в частности ферментов спиртового брожения.

Не останавливаясь на рассмотрении этих схем, в (построении которых решающее влияние оказали (работы Костычева и Лебедева, укажем,, что они представляют собой лишь современные рабочие гипотезы, более или менее удовлетворительно объясняющие часть наблюдаемых явлений и потому могущие претерпевать дальнейшие изменения. В этот период построения схем ферментативная сторона почти не затрагивалась. Настоящий период характеризуется тем, что химическое исследование дополняется исследованиями ферментативного характера, которым придается преимущественное значение.

Вполне установлено, что фермент спиртового брожения зи маза отнюдь не является единым веществом, а представляет собой целый комплекс ферментов, принимающих участие в брожении на различных этапах распада углеводов.

Можно считать, что химические этапы брожения к настояще. му моменту объяснены в достаточной степени полно, чего нельзя сказать в отношении ферментативной стороны процесса. Здесь имеется лишь приближенное понятие о природе отдельных ферментов, а иногда даже и о числе их. «Современный багаж тео ретической химии, говорит Костычев, недостаточен для полного разъяснения действия зимазы».

Во всех живых клетках и тканях содержится то или иное количество ферментов. Мы вправе оказать, что (всегда, когда имеют дело с сырьем растительного или животного происхождения, следует считаться с теми биологическими катализаторами, ко торые в этом сырье заключены. В большинстве отраслей пищевой и пищевкусовой промышленности технологический процесс зиждется на ферментативных реакциях, и действие ферментов определяет собой качествополучаемых продуктов. Только в результате этих превращений, происходящих в виноградном сусле при брожении и в вине при выдержке, возникают надлежащая крепость, вкус, аромат и букет вина.

Микроорганизмы виноградного сусла.

Главнейшую роль при брожении виноградного сусла играют эллиптические дрожжи Saccharorayces ellipsoideus (сахаромицес эллипсоидеус).

Эллиптические дрожжи , называемые также настоящими винными дрожжами, являются главными агентами брожения вина, так как обладают наибольшей спиртооб разующей способностью в сравнении со всеми другими дрожжами. Действие образующегося при брожении спирта эллиптические дрожжи также переносят лучше, чем другие, и могут продолжать работу даже при достижении в вине крепости 16 %об. В практике наблюдается, когда эллиптические дрожжи выбраживают сусло до 19 %об. спирта и выше. Вообще же для большинства случаев мы считаем, что при достижении бродящим суслом 16 %об. брожение прекращается, так как Saccharorayces ellipsoideus при таком содержании спирта продолжать работу и развиваться не может. Этим пользуются также для приготовления крепкихсладких вин. Доводя крепость сусла, не начавшего бродить, до 16 %об., мы не даем ему возможности бродить, и в сусле сохраняется сахар.

Дикие дрожжи

Исследованиями советских микробиологов установлено, что на спелых ягодах винограда и в виноградном сусле, поступающем на брожение в различных винодельческих районах Советского Союза, преобладают так назьшаемые дикие дрожжи; винные же дрожжи Saccharorayces ellipsoideus, как правило, состав, ляют незначительное количество микрофлоры винограда и сусла.

Часто причиной недоброда и снижения качествавин является участие в брожении виноградного сусла диких дрожжей, главным образом Hanseniaspora apiculata, которые считаются наибо. лее распространенным сорняком брожения.

Заостренные дрожжи (Hanseniaspora apiculata) Дрожжи широко известны под названием апикулятус, имеют характерную форму клеток, заостренную на одном или обоих концах и напоминающую лимон. В начале брожения преобладают лимоновидные клетки, в конце овальные и эллипсовидные. В зрелых культурах наряду с лимоновидными клетками встречаются овальные, эллипсовидные и удлиненные (колбасовидные) клетки. Клетки апикулятуса небольшого размера: длина их в среднем 5—11 микрон, диаметр 3—4,5 микрона. Как форма, так и размеры клеток зависят от возраста, питательной среды, температуры и других факторов.

Дрожжи апикулятус находятся на кожице всех сладких плодов и фруктов, в том числе и на винограде, и играют большую

роль при начале брожения. Некоторые разновидности их способны выбраживать до 6—7%. Однако обычно, когда в бродящем сусле образуется более чем 4% об. спирта, апикулятус прекращает свою деятельность и уступает место настоящим винным дрожжам (сахаромицес эллипсоидеус).

При 35 дрожжи апикулятус перестают размножаться, а при 45 погибают. Для апикулятуса очень характерно быстрое размножение. По сравнению с винными дрожжами он размножается вдвое быстрее; этим объясняется его преобладание в начале брожения в самобродящем сусле. Апикулятус во многих винодельческих районах составляет 90% и более всей микрофлоры сусла, поступающего на брожение.

Апикулятус в результате своей работы при брожении дает продукты, неблагоприятно влияющие на развитие эллиптических дрожжей, а также на вкус вина, сообщая ему горечь. Поэтому при брожении винодел обычно принимает меры к тому, чтобы как можно более ограничить деятельность апикулятуса.

Надежным средством борьбы с ним является отстаивание сусла перед брожением с предварительным внесением 50— 75 мгл сернистого ангидрида, к которому апикулятус весьма чувствителен, и последующее сбраживание на активной чистой культуре винных дрожжей.

Пихия (Pichia). Дрожжи пихия имеют овальную или эллипсовидную форму клеток размером 3,6—7,2 микрона в длину и 3—4,5 микрона в диаметре. Форма клеток пихии часто бывает палочкообразная и колбасовидная, в этом случае длина их достигает 20—25 микрон. Дрожжи пихия хорошо развиваются на поверхности сахарсодержащих жидкостей и сброженных субстратов— пива, вина и пр., быстро образуя на них пленку. Брожения Сахаров эти дрожжи не производят, усваивая их только

путем окисления. Пихия окисляет также спирт в органические кислоты.

В молодых винах дрожжи пихия часто встречаются в очень большом количестве, во много раз превышающем количество других дрожжей.

Пихия является одним из возбудителей болезни вина цвели и дрожжевых помутнений. При розливе столовых вин с доступом воздуха дрожжи пихия быстро размножаются, питаясь остатками сахара, спирта, глицерина и органических кислот. Уже на 3 й день при температуре 18—20 вина мутнеют. При развитии на поверхности вина дрожжи пихия изменяют состав и вкусовые его качества. Продукты обмена пихии оказывают неблагоприятное действие на развитие винных дрожжей.

Меры борьбы те же, что и с апикулятусом. Особое значение имеют регулярные доливки.

Зигопихия (Zygopichia). Дрожжи зигопихия имеют овальную или удлиненную форму клеток размером от 3,5 до 13 микрон в длину и от 3 до 5 микрон в диаметре. Зигопихия брожения не вызывает. Наиболее часто зигопихия встречается в столовых винах, вызывая помутнение после розлива в бутылки.

При свободном доступе воздуха (в неполной бочке, бутылке) зигопихия на поверхности вина образует пленку (при наличии в вине не свыше 12% об. спирта). При этом зигопихия повышает в вине содержание летучих и нелетучих кислот, главным образом уксусной и лимонной.

Меры борьбы с зигопихией примерно те же, что и с апикулятусом и пихией: соблюдение рационального режима брожения и своевременная доливка.

Ганзенуля (Hansenula). Клетки ганзенуля овальной, удлиненной, реже округлой формы Средний размер клеток от

3 до 30 микрон в длину и от 1,5 до 5 микрон в ширину. Споры имеют характерную шляповидную форму размером2—3 микрона.

Ганзенуля обладает способностью быстро развиваться на поверхности виноградного сусла, образуя на вторые сутки пленку, на третьи—осадок и вызывая одновременно брожение с образованием 2—3% спирта. Ганзенуля может также развиваться на поверхности вина с содержанием спирта от 9 до 13%. Ганзенуля является энергичным эфирообразователем, обогащает вино летучими эфирами (главным образом этилуксусным, придающим вину свойственный ему аромат).

Действие продуктов брожения и других факторов на дрожжи

Действие температуры. Винные дрожжи, производящие брожение вина, особенно хорошо развиваются при температуре от 22 до 30 и весьма слабо при температуре сусла, не достигшей 16.

Однако, если брожение уже началось при температуре, благоприятной для развития дрожжей (например, выше 20), понижение температуры бродящего сусла не сказывается на дея тельиоста дрожжей так резко, как во время начала брожения. Так, если брожение получило развитие, например, при 22, оно может продолжаться и в том случае, если температура сусла понизится до И—12 и ниже.

Дрожжи переносят действие очень низких температур.

Среди природных винных дрожжей встречаются расы, способные производить брожение при 10 и ниже. Научно исследовательскими лабораториями винодельческой промышленности выделен ряд таких холодостойких рас, которые в настоящее время с успехом Применяются в винодельческом производстве в тех случаях, когда во время виноделия наступает холодная погода И сусло на брожение поступает с низкой температурой. К числу таких рас относятся Пино 14, Прикумская 89, Магарач 7, Массандра 3, Кахури 2 и шампанские 7 и 21.

При температуре выше 35 дрожжи находятся в сильно угнетенном состоянии и при 40 совершенно прекращают работу.

Нагревание дрожжей в жидкости до 40—45 в течение 1— 1,5 часа и до 60—65 в течение 10—15 минут убивает дрожжи.

Действие кислотности

Исследования показывают, что алкогольные дрожжи могут жить в нейтральной среде, а также в кислой, какой является виноградное сусло.

Наблюдения показали, что дрожжи сохраняют свою жизнедеятельность при содержании 10—20 г/л свободной винной, яблочной и лимонной кислот. Лучше всего брожение происходит в кислой среде ори титруемой кислотности 8—10 г/л, которая свободно переносится дрожжами и угнетает развитие болезнетворных микроорганизмов. В достаточно кислотном сусле зародыши болезней не развиваются, а дрожжи размножаются вполне нормально. В малокислотном сусле, наоборот, болезнетворные микроорганизмы получают сильное развитие, вследствие чего дрожжи угнетаются.

Наиболее благоприятные условия для развития большей части дрожжей создаются при рН 3,5. Развитие дрожжей обычно прекращается при рН ниже 2,6 и бактерий ниже 3,5.

Действие спирта

Главным продуктам брожения является спирт. Он действует угнетающе на все виды дрожжей. Но не все дрожжи одинаково переносят увеличение содержания спирта в бродящей жидкости. Эллиптические дрожжи переносят действие спирта более стойко, чем другие виды. Заостренные дрожжи (апикулятус) перестают работать уже при 4—5% об. спирта в жидкости. Еще менее способны етпротивляться угнетающему действию спирта другие микроорганизмы, попадающие в сусло при раздавливании ягод винограда (микодерма, бактерии и другие). Действие спирта крайне благоприятно сказывается на качествевина, так как прекращает развитие вредных микроорганизмов в бродящем сусле.

Однако не все бактерии в одинаковой степени угнетаются спиртом. В настоящее время известны бактерии молочнокислого брожения, сохраняющие способность к развитию при 267о об. спирта и выше.

Действие углекислоты на дрожжи незначительно, но все же угнетающее.

Действие сернистого ангидрида

Сернистый ангидрид, введенный в виноградное сусло, действует неодинаково на различные виды дрожжей, находящихся в сусле.

Действие различных доз сернистого ангидрида на дрожжи свежеотжатого виноградного сусла характеризуется приближенными данными , основанными на опытах.

Стерилизующее действие сернистого газа зависит от многих причин. Большое значение имеет то состояние, в котором находятся дрожжи (покоящиеся или в стадии брожения). Не меньшее значение имеет время, в продолжение которого действует сернистый газ.

Чтобы убить дрожжи и этим предотвратить брожение в све неотжатом сусле, обычно вводят сернистый ангидрид в количестве 1 г/ц,

Чистые культуры дрожжей и селекционированные дрожжи

Качество вина в большой степени зависит от дрожжей, производящих брожение. Каждая раса обладает своими свойствами и оказывает влияние на результаты брожения. Если сбродить одно и то же сусло на разных дрожжах, получаются вина, которые будут отличаться одно от другого теми или другими свойствами.

Качество сусла и вина, полученного из него, зависит от многих причин (сорта винограда, почвы, климата и пр.), поэтому хорошими дрожжами из плохого сусла нельзя гюлучить вина высокого качества. Однако хорошие, энергичные дрожжи скорее произведут брожение, дадут вполне здоровое вино, которое скорее очистится и разовьет при нормальном уходе за ним свои лучшие качества.

Правильно проведенное брожение является первым условием для получения здоровых вин, которые в дальнейшем при правильном уходе за ними нормально развиваются.

Практика показывает, что часто хорошие винные дрожжи вследствие быстрого размножения сорняков не могут получить должного развития, они отступают на второй план, и сорняки завладевают средой.

При самопроизвольном брожении обычно сорняки первые получают развитие и начинают брожение. В дальнейшем, когда в сусле образуется более 4% об. спирта, преобладание получают настоящие винные дрожжи. Если применять бродящее сусло как разводку, то с ним будут введены в небродящее сусло хорошо развитые настоящие винные дрожжи, которые быстро начинают брожение и не дают развиваться сорнякам.

В настоящее время в рационально поставленном хозяйстве винодел не допускает самопроизвольного сбраживания, а вносит в сусло заранее приготовленную разводку чистых культур дрожжей, которые хорошо и быстро развиваются в сусле, завладевают брожением и сбраживают весь сахар.

Научно исследовательская работа с чистыми культурами селекционированных дрожжей, проведенная в Советском Союзе, показала, какое огромное значение имеет выбор тех или иных рас дрожжей для сбраживания вина в различных районах.

Различные расы дрожжей неощинаково относятся к кислотности, дубильным веществам и другим составным частям сусла, поэтому каждая раса дрожжей предъявляет свои характерные для нее требования к составу сусла.

В дореволюционной России получили широкое распространение французские расы: бордо, божоле, аи, креман и немецкие: штейнберг, иоганисберг, асмансхаузер и другие.

Указанные французские и немецкие расы были испытаны в наших винодельческих районах наряду с расами, выделенными из местных сусел

Применение местных дрожжей чистых культур селекционированных рас показало их явное преимущество перед иностранными.

Перед сезоном виноделия чистые культуры размножаются. Для этого за 4— 5 дней до начала виноделия собирают здоровый зрелый виноград, из него отжимают сусло, которое вливают в прапаренный бочонок; сусло нагревают паром до кипения и кипятят 20—30 минутПосле охлаждения до Ж в бочонок добавляют полученные из лаборатории Дрожжи. Когда через день или два сусло бурно забродит, его употребляют как дрожжевую разводку для дальнейшего размножения. Задают разводку из расчета 2 дкл на 100 дкл сусла.

На основании многих опытов, проведенных в производственных условиях, можно указать следующие преимущества, которые дает применение чистых культур дрожжей по сравнению с обычным самопроизвольным брожением:

1) сусло после введения разводки чистых культур быстро забраживает;

2) брожение протекает равномерно, без замедления и остановок;

3) сахар в сусле полностью сбраживается;

4) спирта в винах получается больше на 0,5—1%;

5) вина быстро осветляются.

Селекционированные дрожжи не могут придать ординарному вину качествавысоких вин, но, как правило, наблюдается общее улучшение вкуса и аромата в винах, сброженных на селекционированных дрожжах, по сравнению с винами, сброженными на своих естественных дрожжах.