Вопросы биохимии выбраживания виноградного сусла в потоке

Метод, предложенный С. В. Лебедевым, для выбраживания сахарсодержащих жидкостей с целью получения из них спирта и применяемая при этом аппаратура не могут быть без особых изменений перенесены в виноделие. В спиртовом производстве нас интересует только спирт, отгоняемый из бражки. В этом случае важны скорость выбраживания, которая должна быть, по возможности, максимальной, и выходы спирта. Состав бражки здесь (за исключением концентрации спирта) не привлекает к себе внимания. В виноделии, наоборот, концентрация спирта в выбродившей жидкости имеет второстепенное значение, так как при необходимости спирт может быть добавлен (крепление вина) или концентрация исходного сахара в сусле может быть подобрана так, чтобы получить кондиционный (по спирту) виноматериал. Главным в виноделии является состав выбродившей жидкости, который должен иметь все компоненты в таком сочетании, при котором вино после его созревания было бы стабильно прозрачным, нормально окрашенным в соответствии с типом вина и имело бы все данные для полноценного развития вкуса и букета в процессе выдержки. Здесь по существу являются более важными примеси вина, так как они могут и испортить и улучшить вкус и букет вина.

Однако количество этих весьма важных примесей, которые частично переходят в вино из винограда, частично возникают в процессе брожения и выдержки, в конечном итоге зависит в известной мере от режима выбраживания. Так, например, эфирные масла и красящие вещества переходят в вино из ягоды винограда, но если температура выбраживания слишком высока, то значительная часть эфирных масел будет вынесена из вина с углекислотой и вследствие этого букет вина ухудшится. Если температура выбраживания будет слишком низкой, то окраска и экстрактивность красных вин будут недостаточными.

Выбраживание при умеренно пониженных температурах (14-18°С) приведет к тому, что дрожжи разовьют значительную массу, но к концу брожения при повышении спиртуозности не будет наблюдаться их массового отмирания и автолиза. Поэтому виноматериал будет обладать минимальным количеством азотистых веществ, и в частности аминокислот. Это сделает вино менее подверженным белковым помутнениям, микробиальным заболеваниям и переокисленности. При повышенных температурах выбраживания к концу процесса, когда спиртуозность достигнет 8-9% об. и более, будет происходить массовое отмирание и автолиз дрожжевых клеток. В результате этого виноматериал обогатится азотистыми веществами - продуктами автолиза плазмы дрожжей. Это сделает виноматериал более склонным к белковым помутнениям, микробиальным заболеваниям, переокисленности. Такой виноматериал легко и быстро мадеризуется и становится более пригодным для приготовления мадер [25].

Таким образом, появление вторичных букетистых веществ, образующихся при выдержке, в значительной мере определяется режимом выбраживания.

При периодическом выбраживании в первой фазе, после внесения дрожжевой разводки, наступает период разбраживания, при котором благодаря высокой концентрации растворенного кислорода, обильному азотистому и другому питанию и отсутствию спирта происходит бурное размножение дрожжей. При этом масса дрожжей обычно достигает примерно 0,7-0,9% объема сусла при влажности их 75%. Новое накопление дрожжей ограничивается теперь тем, что отсутствует кислород, который израсходован дрожжами или вынесен СО₂, а также исчерпаны некоторые элементы питания и накоплен спирт.

При выбраживании в потоке сусло попадает в спиртуозную среду с большой массой дрожжей и к тому же в значительной степени обедненную кислородом в результате бурного выделения углекислоты. В этих условиях размножение дрожжей не может быть столь энергичным, как при периодическом выбраживании, поэтому масса их на определенный объем сброженного сусла должна быть меньше. Однако скорость выбраживания при этом может не измениться вследствие более длительного использования дрожжей в процессе брожения. Учитывая это, можно было также предполагать, что в вине при всех прочих равных условиях будут оставаться неиспользованные азотистые вещества сусла, поэтому общее количество азотистых веществ в виноматериалах, полученных при брожении в потоке, будет повышенным.

Нами проводились опыты с пастеризованным суслом на чистой культуре дрожжей пылевидной расы Феодосия I-19 и на хлопьевидной Кахури 7, которые задавались 1 раз - с первыми порциями сусла [120].

В первых порциях готового вина содержание общего азота составляло примерно половину от содержания азота в исходном сусле и было меньше, чем в контрольном образце, - при периодическом выбраживании.

В процессе брожения при температуре 21-26°С в аппарате накапливалась дрожжевая масса. При этом дрожжевые клетки с потоком сусла выносились во второй и третий резервуары, где благодаря высокой спиртуозности бродящей среды их бродильная деятельность замедлялась, клетки подвергались плазмолизу и в дальнейшем начинался автолиз дрожжевых клеток, которому благоприятствовала повышенная температура (табл. 22).

Таблица 22

В результате этого происходило все возрастающее обогащение среды азотистыми веществами. В последних порциях количество общего азота настолько возрастало, что превышало даже исходное содержание азота в сусле. Очевидно, что в первом резервуаре азотистые вещества сусла расходуются на поддержание жизнедеятельности дрожжевых клеток, а затем в последующих происходит обогащение бродящей среды азотистыми веществами, выделяемыми клетками в основном в результате автолиза (рис. 29).

Рис. 29. Изменение содержания общего азота в готовом вине, сброженном в потоке

При микробиологическом анализе установлено значительное содержание отмерших и автолизированных дрожжевых клеток во втором и третьем резервуарах.

Нужно учитывать и тот факт, что в первый период брожения требуется больше азотистых веществ сусла на построение новых дрожжевых клеток и создание большой биомассы. В дальнейшем размножение дрожжевых клеток замедляется, следовательно уменьшается расход азотистых веществ на построение новых клеток и азот расходуется только на поддержание нормальной жизнедеятельности дрожжей, на выполнение в основном их бродильной функции. Все это в совокупности приводит к тому, что в последних порциях виноматериала общего азота почти в 2 раза больше, чем в контрольном вине, полученном путем периодического брожения.

Мы приняли длительность цикла, равную 20 суткам, т. е. обычную продолжительность сезона виноделия. Очевидно, если продолжить цикл, то содержание общего азота в готовом вине, сброженном при повышенной температуре, будет увеличиваться. Таким образом, можно получать виноматериалы с очень высоким содержанием азотистых веществ.

Результаты опыта по аминному азоту, хотя и не такие четкие, как по общему, но все же они показывают увеличение содержания аминного азота к концу цикла брожения. Это еще раз подтверждает, что обогащение азотистыми соединениями во второй половине цикла брожения происходит за счет продуктов автолиза дрожжевых клеток.

Таким образом, нами было установлено, что при сбраживании виноградного сусла в непрерывном потоке содержание общего и аминного азота в готовом вине может повышаться, но это зависит от температуры брожения, так же как при периодическом брожении.

Чем ниже температура брожения, тем слабее автолиз дрожжевых клеток и тем в меньшей степени происходит обогащение готового вина азотистыми соединениями. Уже при температуре брожения 13-17°С содержание азотистых веществ в готовом вине от первых дней цикла к последним увеличивается незначительно.

На основании микроскопирования бродящей среды, проведенного Н. И. Бурьян, можно установить, что общее количество дрожжевых клеток во взвешенном состоянии в этой среде убывает, а количество отмирающих клеток увеличивается по мере выбраживания сахара и повышения содержания спирта. Количество почкующихся клеток также убывает по мере выбраживания среды и в концевой части аппарата равно нулю.

Различные расы дрожжей, по-видимому, неодинаково относятся к повышению содержания спирта в среде и температуры брожения, поэтому для непрерывного брожения следует подбирать более стойкие расы дрожжей.

При выбраживании виноградного сусла в потоке без регулирования температуры необходимо предусматривать получение в начале сезона виноделия (в первой декаде) легких шампанских и столовых виноматериалов с низким содержанием азотистых веществ; во второй - более тяжелых виноматериалов и в третьей декаде - тяжелых виноматериалов, идущих на приготовление вина типа мадеры и хереса.

Чтобы обеспечить получение легких столовых вин на всем протяжении непрерывного брожения, необходимо регулировать температуру брожения в первых секциях аппарата или периодически удалять накапливающиеся дрожжи, особенно из концевой части аппарата [26].