2.2. Основные закономерности биохимических процессов при получении игристых вин

Получение игристых вин, начиная от дробления винограда и кончая получением шампанизированного вина, включает ряд стадий, различающихся характером и интенсивностью биохимических процессов.

Биохимические процессы, протекающие при мацерации винограда. Процессы, происходящие при дроблении винограда и мацерации мезги, имеют различную направленность в зависимости от технологии. При получении белых виноматериалов для игристых вин виноград дробят, быстро отделяют сок с помощью прессов и мезгоотсекателей.

Прессование целых гроздей винограда по "шампанскому" способу исключает измельчение составных частей грозди, переход из гребней и кожицы танина, полифенолов, оксидаз и других веществ, в результате чего снижаются окислительные процессы и образуется меньше взвешенных частиц.

При производстве мускатных виноматериалов мезгу настаивают при определенной температуре. В этом случае происходит мацерация сока вследствие автолиза клеток ягод, диффузия и экстракция эфирных масел.

Получение красных виноматериалов предусматривает брожение на мезге, в результате чего бродящее сусло обогащается дубильными, красящими и другими веществами кожицы. При тепловой обработке мезги при температуре 40-45 °С происходит тепловой автолиз клеток стенок и диффузия красящих веществ в сок.

В технологии крепленых виноматериалов используется прием спиртования мезги. В этом случае добавление спирта к мезге обусловливает быстрое отмирание клеток и улучшает экстракцию эфирных масел винограда.

В винограде активны протеиназы [3], эндополиметилгалактуроназа, С_х-фермент [29] и другие гидролитические ферменты, которые ускоряют распад внутриклеточных структур ягод, вследствие чего экстрактивные вещества и эфирные масла переходят в сок. Часть эфирных масел, в частности терпеноиды, находятся в "связанном" состоянии в виде гликозидов [126] и при действии гликозидаз в процессе мацерации мезги переходят в свободное состояние и диффундируют в сок. Благодаря такому способу переработки винограда сусло обогащается эфирными маслами, которые придают ему сортовой аромат.

В различных частях виноградной ягоды сорта Мускат содержится следующее количество терпенов (в%) [127]:

Таким образом, при мацерации мезги сок обогащается терпенами, но одновременно изменяется их соотношение.

Процессы, протекающие при отстаивании сусла. При отстаивании сусла протекают физические, физико-химические и биохимические процессы. К физическим процессам относятся оседание обрывков ягоды, различных взвешенных частиц, растворение кислорода в соке. Среди физико-химических процессов следует выделить взаимодействие дубильных веществ с белками, коагуляцию белков, адсорбцию оседающими частицами различных компонентов, диффузию дубильных, красящих веществ, эфирных масел, азотистых веществ из взвешенных частиц в сок. К химическим и биохимическим процессам, протекающим при отстаивании сусла, относятся окисление полифенолов под действием полифенолоксидазы, окисление аскорбиновой кислоты под действием аскорбинатоксидазы, окисление различных органических веществ (кислот, полифенолов, спиртов) под действием пероксидазы, окисление кислородом воздуха ненасыщенных компонентов вина (редуктонов) с образованием органических перекисей, гидролиз белковых веществ под действием протеиназы, гидролиз пектиновых веществ, ускоряемый пектинолитическими ферментами, гидролиз гликозидов под действием гликозидаз, взаимопревращение органических кислот и др.

Учитывая, что ферменты виноградной ягоды расположены главным образом в твердых частях, активность ферментов в соке невелика, а во взвешенных частицах, в мякоти и кожице повышена, ферментативные процессы при отстаивании сусла протекают медленнее, чем при мацерации мезги. Чем больше в сусле взвешенных частиц, тем интенсивнее протекают ферментативные процессы.

В процессе отстаивания сусла проводят его сульфитацию, в результате чего интенсивность феоментативных процессов снижается. Диоксид серы является ингибитором ферментов (так, активность полифенолоксидазы снижается на 80% пои введении до 100 мг/л SO₂ [129]), антиоксидантом (предотвращает окислительные процессы) и антисептиком (предотвращает развитие микрофлоры).

В последние годы при отстаивании сусла практикуют обработку бентонитом, который вызывает осаждение белковых веществ, а следовательно, и ферментов виноградного сусла, вследствие чего снижается интенсивность ферментативных процессов.

Если не проводить сульфитацию или проводить ее в незначительных дозах, активные пероксидаза и полифенолоксидаза ускоряют окислительные процессы, происходит окисление полифенолов в хиноны, окисление ненасыщенных соединений в перекиси, образование пероксида водорода и окисление им с участием пероксидазы органических кислот, аминокислот, полифенолов и других компонентов, т. е. происходят интенсивные окислительные процессы. В начальный период в сусле содержится много редуктонов. По мере окисления редуктонов появляется все больше окисленных форм и все меньше восстановленных, в сусле накапливаются хиноны, которые начинают полимеризоваться и давать темноокрашенные конденсированные продукты. Эти продукты придают суслу бурую или темно-коричневую окраску, а шампанский виноматериал из такого сусла получается пониженного качества.

Вместе с тем сусло, полученное в анаэробных условиях в атмосфере СO₂, дает вино, склонное к оксидазному кассу [129]. Это вызвано тем, что в данном случае не инактивируется фермент полифенолоксидаза. Инактивирование его происходит лишь при размножении дрожжевых клеток, которые способны его адсорбировать и гидролизовать до аминокислот.

В процессе отстаивания с сульфитацией происходят следующие изменения активности ферментов и содержания азотистых веществ:

Виноматериал, полученный из сусла, осветленного отстаиванием, отличается более высоким качеством, имеет более тонкий и интенсивный аромат, менее окрашен, содержит меньше полифенолов, ионов железа, оксидаз, меньше высших спиртов и больше эфиров, чем виноматериал, полученный из сусла, не подвергавшегося отстаиванию [136]. Удаление при отстаивании взвешенных частиц, служащих центрами десорбции СO₂, и дрожжевых клеток способствует замедлению брожения.

Таким образом, отстаивание сусла, при котором происходят важные физико-химические и биохимические процессы, является обязательным при производстве шампанских виноматериалов.

В Шампани применяют невысокие дозировки SO₂, так как при дозах более 80 мг/л виноматериалы получаются грубее во вкусе, развитие букета задерживается, тормозится яблочно-молочное брожение; повышенная сульфитация приводит к большому накоплению в вине уксусного альдегида, обусловливающего тона окисленности.

Процессы, протекающие при брожении сусла. Брожение вызывает интенсивные биохимические процессы превращения многих компонентов сусла. Размножающиеся дрожжи потребляют азотистые вещества, ассимилируют многие аминокислоты, витамины, адсорбируют белки и ферменты винограда. В первый период брожения концентрация большинства компонентов сусла снижается. Во второй половине брожения содержание ряда компонентов в бродящем сусле возрастает. Накапливающиеся вещества не являются составными частями винограда, они синтезируются и выделяются в вино дрожжами. Это относится и к ферментам. Так, при брожении активность большинства ферментов сусла снижается (табл. 4) вследствие адсорбции их размножающимися дрожжами. К концу брожения из клеток в среду переходят многие ферменты. Исключение составляет о-ДФО, которая не обнаруживается в вине. Учитывая, что при адсорбции ферментов и белков дрожжевыми клетками одновременно происходит их гидролиз протеиназами, была высказана мысль о необратимой инактивации о-ДФО дрожжами и о необходимости их размножения. При незначительном доступе воздуха в сусло или при переработке винограда в атмосфере СO₂ торможение размножения может привести к сохранению активности о-ДФО и, как следствие, к потемнению виноматериалов.

Таблица 4

Немаловажное значение при брожении имеют эстеразы, под действием которых синтезируются этиловые и другие эфиры жирных кислот, причем в концентрациях, намного превышающих их равновесные. Из других процессов следует отметить дезаминирование аминокислот дрожжами, вследствие чего синтезируются высшие спирты и жирные кислоты. Образование основных, вторичных и побочных продуктов брожения существенно трансформирует вкус и аромат бродящего сусла. Важнейшую роль при этом играют вид дрожжей, условия брожения и состав сырья.

Особенно интенсивно ассимилируются компоненты сусла при получении мускатных виноматериалов для Асти Спуманте путем многократно повторяющихся операций забраживания сусла и отделения дрожжей. Этот прием, называемый биологическим азотопонижением, приводит к потреблению 58-69% азотистых веществ сусла [138]. Одновременно дрожжами ассимилируются витамины, микроэлементы и другие вещества сусла, являющиеся факторами роста дрожжевых клеток. Очевидно, что происходит не только ассимиляция компонентов сусла, синтез из них веществ, необходимых для построения новых клеток, но и образование и выделение дрожжами различных продуктов метаболизма, многие из которых (спирты, кислоты, альдегиды, аминокислоты и др.) изменяют состав сусла и угнетают дрожжи.

При получении сухих виноматериалов также заметно падает содержание азотистых веществ - на 40-50%. В крепленых виноматериалах, получаемых остановкой брожения спиртованием, содержание азотистых веществ снижается на 20-25%.

Содержание фенольных веществ существенно зависит от режима брожения. Так, при получении красных виноматериалов брожением мезги оптимальной является температура 28-32 °С [191. Испытание термовинификации при получении виноматериалов для красных игристых вин показало, что нагревание мезги следует проводить при 50-55 °С в течение 8 ч [63].

В процессе брожения сусла ряд компонентов эфирных масел винограда улетучивается вместе с выделяющимся СO₂, некоторые трансформируются. В ходе брожения исчезают гексенол. гексаналь, ацетоксибутаналь. Такие альдегиды, как метилфурфурол, бензальдегид, коричный, фенилуксусный, изомасляный, масляный, изовалериановый, гептиловый, превращаются в соответствующие спирты.

В шампанских виноматериалах общее число ароматобразующих соединений снижается в процессе брожения с 42 до 30, в то же время суммарная масса компонентов эфирных масел увеличивается в 20-30 раз [88]. Такие соединения, как цис-гексен-3-ол-1, цис-гексен-3-илацетат, цис-гексен-3-илкаприлат, терпеновые углеводороды, восстанавливаются в соответствующие насыщенные соединения. Например, цис-гексен-3-ол-1 восстанавливается в гексанол. При брожении значительно уменьшается содержание гераниола, а-терпинеола, нерола и линалоола. Одновременно появляются фарнезол, этиллактат, этилсукцинат, этилкаприлат, этиллаурат и этилмиристат, сильно увеличивается количество этилацетата, изоамилового спирта, 2,3-бутан-диола, ацетата 2-фенилэтилового спирта и 2-фенилэтилового спирта. Механизм образования глицерина, уксусного альдегида, пировиноградной кислоты, уксусной, янтарной, лимонной и молочной кислот хорошо известен. Б вопросе же о путях образования ацетоина, 2,3-бутандиола, диацетила, высших спиртов и эфиров единого мнения нет. Образование высококипящих эфиров при выдержке вина катализируется главным образом ферментными системами винных дрожжей.

Качественный и количественный состав летучих продуктов брожения зависит от используемых штаммов дрожжей. Дикие дрожжи синтезируют больше эфиров и меньше высших спиртов, чем винные дрожжи. Большой интерес вызывает явление различного соотношения н-пропанола, изобутанола и изоамилового спирта в винах, полученных брожением на различных штаммах [3J. Указанное, вероятно, обусловлено неодинаковой активностью ферментных систем клетки и может быть использовано как биохимический тест для характеристики отдельных таксономических групп дрожжей.

Процессы, протекающие при обработке виноматериалов. Основным требованием, предъявляемым к процессам обработки виноматериалов, является предотвращение их аэрации. Газохроматографические исследования показали [2], что аэрация вина вызывает глубокие и необратимые изменения состава компонентов букета. В процессе аэрации и окисления наблюдается значительное снижение концентрации этилацетата, этиллактата, этилпеларгоната и полное исчезновение этилизовалерианата, изоамилацетата, этилкапроната, этилкаприлата. Одновременно накапливаются ацетальдегид и диэтиловый спирт. Присутствующие в парах сложные эфиры в определенной концентрации придают мягкость и гармоничность букету и вкусу вина. Отсутствие их в аэрированных и окисленных винах и увеличение в композиционном составе букета высших спиртов и ацетальдегида вызывает грубость и разлаженность букета и вкуса. При окислении в виноматериале почти в 3 раза увеличивается содержание уксусного, изомасляного и изовалерианового альдегидов [2], несколько уменьшается концентрация изобутилового, изоамилового и фенилэтилового спиртов, этилкапроната, изоамилкапроната и других эфиров. Исчезновение эфиров объясняется их улетучиванием при аэрации вина. Увеличение содержания альдегидов и уменьшение содержания спиртов связано с химическим окислением последних. При окислении вина альдегиды образуются в основном из спиртов и в меньшей мере из аминокислот. Реакция окисления спиртов в вине ускоряется полифенолами, ионами Fe²⁺, Fe³⁺, Cu¹⁺, Cu²⁺. При выдержке виноматериала в течение 1,5 мес с периодическим введением О₂ через 3-4 сут также отмечается окисление спиртов, накопление альдегидов, исчезновение многих сложных эфиров.

Анаэробная выдержка виноматериалов после открытой переливки характеризуется двумя стадиями. На 1-й происходят ассимиляция растворенного в вине кислорода, окисление спиртов, образование альдегидов. Бескислородный режим 2-й стадии способствует превращению альдегидов, этерификации высших спиртов, накоплению сложных эфиров, благодаря чему качество виноматериалов улучшается. Продолжительность выдержки виноматериалов, содержащих кислород, должна быть не менее 1 мес.

Одним из основных требований, предъявляемых к хранению и обработке мускатных виноматериалов, является сохранение в букете и вкусе специфических веществ мускатного аромата. Ухудшение вкуса мускатных игристых вин связано в основном с окислением виноматериалов и внесением избыточных доз SO₂. Так, при общем содержании сернистой кислоты в мускатных мистельных виноматериалах 200-300 мг/л в игристом вине накапливается 100 мг/л и более ацетальдегида, затрудняется проведение вторичного брожения. С другой стороны, SO₂, будучи антиоксидантом, защищает вещества, дающие мускатный аромат, от окисления, и его присутствие необходимо. Однако при свободном доступе воздуха даже завышенные дозы SO₂ не предотвращают окисления вина, потерю аромата и преждевременное забраживание. При анаэробном хранении снижается ОВ-потенциал, сохраняется мускатный аромат, вино становится гармоничным, более зрелым и не забраживает даже при 20 °С. Анаэробное хранение биологически нестойких виноматериалов при пониженных температурах позволяет на 30-40% снизить дозы вносимого в них SO₂.

Мускатные виноматериалы, получаемые на поточных линиях, имеют несколько повышенное содержание солей металлов (от 7 до 20 мг/л), катализирующих процессы окисления. Поэтому при поступлении виноматериалов на завод игристых вин их необходимо сразу же обработать ЖКС, а при необходимости удалить часть протеинов бентонитом.

После приемки, обработки ЖКС, оклейки и фильтрации мускатных виноматериалов содержание в них растворенного кислорода повышается до 6-8 мг/л. Однако при дальнейшем анаэробном хранении кислород ассимилируется и последующее хранение виноматериалов происходит в бескислородных условиях при низком уровне ОВ-потенциала.

В отличие от производства Советского шампанского, где предусматривается резервное накопление виноматериалов (обработанных купажей), мускатные виноматериалы для игристых вин должны купажироваться незадолго (не ранее чем за 5-10 дней) перед вторичным брожением.

Подготовка к шампанизации виноматериалов включает 2 этапа: получение купажа с гармоничным вкусом и букетом и получение бродильной смеси (удаление кислорода из купажа, снижение ОВ-потенциала, термообработка купажа, обогащение его компонентами дрожжевых клеток, растворение ликера).

При биологической ассимиляции кислорода происходит быстрое потребление кислорода, значительное падение ОВ-потенциала, увеличение восстановительной способности и скорости образования свободных и связанных альдегидов. При деаэрации путем выдержки кислород медленно расходуется на окисление компонентов вина, заметно падает ОВ-потенциал, несколько повышается концентрация альдегидов. При выдержке виноматериалов с добавкой 2% дрожжей кислород удаляется быстрее, величина падения ОВ-потенциала больше, а свободного ацетальдегида накапливается меньше. Расходование кислорода при выдержке купажа с ферментным концентратом также продолжается длительное время и приводит к заметному снижению ОВ-потенциала. Обработка вина водородом не оказывает влияния на величину ОВ-потенциала.

Термообработка купажа после биологической ассимиляции О₂ приводит к дальнейшему падению ОВ-потенциала, увеличению восстановительной способности и накоплению альдегидов. Пастеризация выдержанного в потоке купажа с ликером вызывает образование альдегидов. Нагревание бродильной смеси, обработанной водородом, обусловливает уменьшение концентрации восстанавливающих веществ.

В процессе биологического удаления O₂ наблюдается падение активности β-фруктофуранозидазы (БФФ). Если нагревание до 40 °С способствует тепловому автолизу дрожжей и переходу БФФ из дрожжей в вино, то пастеризация при 65 °С инактивирует ферменты вина. Выдержка купажа с ферментным концентратом, обработка его теплом оказывают незначительное влияние на активность БФФ.

Биологическое удаление кислорода сопровождается потреблением азотистых веществ, в частности аминокислот и аммиака. Последующая термообработка приводит к обогащению бродильной смеси азотистыми веществами. Пастеризация ускоряет реакции меланоидинообразования. При выдержке купажа в потоке без добавления дрожжей содержание большинства аминокислот уменьшается. Количество пролина, глицина, гистидина и аргинина увеличивается. После термообработки накапливаются глютаминовая кислота, пролин, аспарагиновая кислота, а расходуются аланин, валин, аргинин, лейцин и изолейцин. Накопление аминокислот связано с гидролизом белковых веществ, а исчезновение - с процессами дезаминирования.

При выдержке купажа с ферментными концентратами уменьшается содержание аммиака и аминокислот, особенно аланина, валйна и аргинина. Обработка купажа только водородом не влияет на содержание азотистых веществ, но в комплексе с нагреванием приводит к снижению содержания некоторых их форм и накоплению меланоидинов. Содержание глицина, лейцина и изолейцина, увеличивающееся в процессе выдержки, уменьшается при термообработке.

С точки зрения создания оптимальных условий для протекания окислительно-восстановительных процессов лучшими способами обескислороживания являются биологический (быстрое воздействие) и выдержка в потоке (медленный эффект). Наибольшее обогащение виноматериала ферментами происходит при нагревании до 40 °С и выдержке при этой температуре в течение 2 сут; в процессе пастеризации это преимущество исчезает. При ассимиляции кислорода вина дрожжами активность сукцинатдегидрогеназы, лактатдегидрогеназы и β-фруктофуранозидазы снижается вследствие адсорбционных явлений. Ряд ферментов (глютамат-, аланин-, малатдегидрогеназы) синтезируется дрожжами и выделяется в вино. Дрожжевые клетки ассимилируют многие аминокислоты. В процессе подбраживания в купаже увеличивается содержание ацетальдегида, н-пропанола, изобутанола, изопентанола, этилацетата, масляной, изовалериановой, капроновой и каприловой кислот. При удалении кислорода путем выдержки концентрация этих компонентов повышается незначительно. Синтезу этилацетата, высших спиртов и жирных кислот способствует наличие в среде сахара. При последующей выдержке на дрожжах в течение 1 мес образовавшиеся спирты и кислоты этерифицируются. В результате тон сивушных масел, усиливающийся после ассимиляции кислорода, исчезает, а накопление сложных эфиров способствует развитию букета выдержанных вин.

В процессе выдержки на дрожжах в купаж переходят ферменты, которые ускоряют биохимические процессы. После деаэрации и выдержки с дрожжами купаж мягче, ароматичнее и значительно лучше, чем при деаэрации без дрожжей.

В связи с тем что из сахара дрожжи синтезируют нежелательные компоненты, добавлять ликер при биологическом способе не следует. В целях обогащения купажа ферментами, создания условий для протекания реакций этерификации целесообразно биологическую ассимиляцию кислорода проводить сразу после приготовления купажа и далее выдерживать купаж в потоке в течение 1-2 мес.

Качество цимлянских виноматериалов и купажей зависит от способа их деаэрации и последующей обработки теплом в условиях низкого уровня ОВ-потенциала [57]. Биологическую деаэрацию в потоке следует проводить при концентрации дрожжей (в пересчете на сухие) порядка 48 мг/л и удельном расходе вина 0,23 дал/ч на 1 дал рабочего объема колонки. При этом резко снижается содержание растворенного кислорода, восстанавливаются наиболее активные перекиси; интенсивность и качество окраски виноматериалов практически не изменяются; заметно улучшаются их физико-химические свойства (коэффициент сопротивления выделению СО₂ К и показатель устойчивости двухсторонних пленок τ), несколько снижается содержание общего и белкового азота (табл. 5).

Таблица 5

Для деаэрации цимлянских виноматериалов, содержащих сахар, биологический способ неприемлем. Кислород целесообразно удалять из них методами барботирования инертными газами или выдержкой в анаэробных условиях.

Способ выдержки красных крепленых виноматериалов (спирт 12% об., сахар 18%) в анаэробных условиях при температуре 2°С в течение 20-24 сут обеспечивает значительное улучшение технологических свойств. При этом их физико-химические показатели изменяются следующим образом:

Дегустационная оценка виноматериалов, выдержанных до 24 сут в анаэробных условиях, на 0,2 балла выше, чем контрольных виноматериалов (соответственно 8,4 и 8,2 балла).

Обработка резервуарных смесей теплом (при 40 °С в течение 3 сут) или холодом (при - 2°С в течение 1-2 сут) улучшает органолептические показатели красных игристых вин, сброженных на брют, особенно если в них содержатся 2-4 млн./мл жизнедеятельных клеток дрожжей или 0,25% ферментного концентрата (табл. 6). Как при нагревании, так и при обработке холодом увеличиваются выход ферментов и других азотистых веществ из дрожжей и обогащение ими вина.

Таблица 6

Биохимические процессы, протекающие при шампанизации. Процесс бутылочной шампанизации может быть разделен на 4 периода. В первый период (0-7 сут) дрожжевые клетки интенсивно размножаются, адсорбируя ферменты (рис. 1), потребляя азотистые вещества, ассимилируя кислород, продуцируя диоксид углерода, альдегиды, высшие спирты и другие продукты брожения. В течение следующего периода (7-30 сут) заканчивается вторичное брожение. Потребив весь сахар и накопив значительное количество диоксида углерода, дрожжевые клетки начинают угнетаться и выделять в вино ферменты (табл. 7), азотистые вещества, фосфорные соединения, окислительно-восстановительные системы с низким уровнем ОВ-потенциала. В процессе вторичного брожения, как это следует из теории Г. Г. Агабальянца, образуются химически и физико-химически связанные формы диоксида углерода, которые определяют качественные отличия шампанских вин от искусственно газированных. В третий период, продолжающийся до конца первого года выдержки, в вине протекают интенсивные биохимические превращения (рис. 2). После окончания вторичного брожения концентрация угнетенных дрожжевых клеток увеличивается. Согласно предлагаемому нами механизму процесса автолиза дрожжей при длительной выдержке в клетках дрожжей изменяется клеточный метаболизм, активируются протеолитические ферменты. Протеазы вызывают распад белков и важных ферментов клетки, вследствие чего нарушается координационная связь и регуляция ферментов в дрожжевых клетках и дрожжи начинают автолизоваться. Это наглядно видно на электронно-микроскопических снимках (см. п. 7.5, рис. 13-25).

Таблица 7

(Примечание. В числителе приведена активность ферментов в вине (в ед./л), в знаменателе - в дрожжах (в ед./г).)

Активирующиеся при автолизе гидролитические ферменты ускоряют распад внутриклеточных макромолекул и переход в вино отдельных компонентов дрожжей: азотистых веществ, главным образом аминокислот, фосфорных соединений, жирных кислот, альдегидов, терпенов, сложных эфиров этилового, изобутилового, изоамилового спиртов. В процессе длительной выдержки в органолептически активные вещества превращаются аминокислоты и другие компоненты вина.

Рис. 1. Изменение активности ферментов вина при вторичном брожении: 1 - сукцинатдегидрогеназа; 2 - лактатде-гидрогеназа; 3 - β-фруктофуранозидаза; 4 - протеиназа

Выделяемые дрожжами ферменты (протеазы, эстеразы, дегидрогеназы) интенсифицируют реакции, обусловливающие формирование качественных особенностей шампанского. Биохимические процессы, а также ферментативные превращения, улучшающие качество шампанского, по всей вероятности, катализируются ферментами дрожжей непосредственно в цитоплазме и отдельных органоидах клетки. Внутриклеточные ферменты служат своеобразными центрами биохимических превращений компонентов шампанизируемого вина. Ферментативные реакции в цитоплазме и органоидах автолизующихся дрожжей, по-видимому, формируют специфические особенности выдержанного шампанского.

Рис. 2. Биохимические изменения различных показателей (в%) при бутылочной шампанизации: 1 - восстановительная способность; 2 - ОВ-потенциал; 3 - общий азот; 4 - аминный азот

Начинающийся после годичной выдержки четвертый период (2-3 года) характеризуется медленно идущими биохимическими превращениями. Относительно низкая величина рН и некоторые компоненты вина вызывают замедление процесса автолиза дрожжей. Вследствие этого большинство дрожжевых клеток после 2-3 лет послетиражной выдержки теряют около 1/3 составных веществ, сильно уменьшаются в размере, но полностью не разлагаются, а становятся похожими на грибы сморчки. Этому способствует невысокая температура выдержки (10-15 °С), при которой внутриклеточные процессы в дрожжевой клетке прекращаются постепенно и некоторые из ее функций сохраняются в течение длительного времени. В клетках дрожжей, выдержанных 2-3 года, инактивируютсй многие оксидоредуктазы, но сохраняют высокую активность гидролитические ферменты. В шампанизируемом вине активны дегидрогеназы, β-фруктофуранозидаза, протеазы (см. табл. 7), которые способствуют протеканию биохимических процессов формирования шампанского.

Вследствие усиливающегося в дрожжевых клетках разрушения субклеточных структур, распада составляющих основу цитоплазмы комплексов белков с липидами, углеводородами и неорганическими солями клетки дрожжей пропитываются липидными гранулами, часть которых переходит в вино. По-видимому, выделяемые дрожжевыми клетками липиды, жирные кислоты, высококипящие сложные эфиры, терпеноиды совместно с вновь образующимися и содержащимися в шампанском букетистыми соединениями обусловливают появление специфических "подсолнечных" тонов выдержанного шампанского. По мнению А. К. Родопуло и сотр., образование этих тонов связано с накоплением этиллинолеата. Накопление важных в органолептическом отношении соединений и протекание биохимических превращений при низком уровне ОВ-потенциала способствуют формированию гармоничного и тонкого букета и вкуса бутылочного шампанского.

Технология резервуарной шампанизации, предложенная А. М. Фроловым-Багреевым, имеет существенные отличия от шампанизации вин в бутылках. По этой технологии процесс шампанизации вина до марки брют протекает в две стадии [3] (рис. 3): на первой (0-12 сут) происходят адсорбция ферментов, ассимиляция аминокислот, синтез альдегидов вследствие размножения дрожжевых клеток; на второй (12-21 сут) в вино выделяются ферменты, азотистые вещества, восстанавливаются альдегиды, что связано с началом автолиза дрожжей.

Рис. 3. Биохимические превращения в вине при вторичном брожении в резервуаре: 1 - активность β-фруктофуранозидазы; 2 - альдегиды; 3 - аминокислоты

Таким образом, при периодической шампанизации в резервуаре протекают те же процессы, что и на первых двух стадиях бутылочной шампанизации. Вместе с тем резервуарный периодический способ не имеет 3-й и 4-й стадий, на которых формируется высококачественное бутылочное шампанское.

Совершенствование резервуарного способа привело к созданию способа шампанизации вина в непрерывном потоке [А. с. 122467 (СССР).-Б. И., 1959, № 18; А. с. 236400 (СССР).- Б. И., 1969, № 7]. В процессе шампанизации в потоке происходит сбраживание сахара в условиях постоянного повышенного давления и насыщение вина СО₂. Вследствие отсутствия стадии размножения дрожжей при непрерывной шампанизации в отличие от бутылочной нет периода адсорбции ферментов. К концу процесса шампанизации начинающийся автолиз дрожжевых клеток вызывает некоторое увеличение активности протеаз, β-фруктофуранозидазы, эстераз. Отсутствие кислорода и обогащение шампанского восстанавливающими веществами способствуют снижению ОВ-потенциала. Автолитические процессы интенсифицируются в установленных в конце потока резервуарах с насадками (табл. 8). Задерживающиеся в зоне насадок дрожжевые клетки при длительной эксплуатации установки отмирают и обогащают шампанское продуктами автолиза. Протекающие при низком уровне ОВ-потенциала биохимические процессы обусловливают формирование шампанского высокого качества.

Таблица 8

Вместе с тем при шампанизации бродильной смеси с 3,5-5% сахара наличие остаточного сахара тормозит скорость процесса автолиза дрожжей. При шампанизации вина до марки брют скорость автолитических процессов выше. Обращает на себя внимание тот факт, что при непрерывной шампанизации происходит в основном вторичное брожение и почти отсутствуют наиболее важные с биохимической точки зрения 3-й и 4-й периоды, характерные для бутылочной шампанизации.

С целью воспроизведения условий, существующих при длительной выдержке бутылочного шампанского на дрожжах, нами в 1965 г. предложено сброженное насухо шампанизируемое в потоке вино с дрожжами направлять в резервуары с насадками - автолизеры, в которых задержанные дрожжевые клетки автолизуются и обогащают шампанское важными компонентами цитоплазмы клетки. Указанный прием, внедренный на всех заводах страны, позволил за сравнительно короткий срок повысить качество резервуарного шампанского.

Предложено также проводить шампанизацию в потоке в резервуарах с насадками [91, 96]. Этот метод характеризуется задержкой дрожжевых клеток на насадке, неуклонным увеличением дрожжевой биомассы и концентрации автолизуемых дрожжей, активным сбраживанием сахара при низкой температуре (см. п. 10.3). Заметных колебаний концентраций азотистых веществ не происходит, но улучшаются окислительно-восстановительные показатели: снижается содержание альдегидов, диацетила, повышается восстановительная способность вина, в вине накапливаются ферменты. Шампанизация при повышенной концентрации иммобилизованных дрожжей оказывает существенное влияние на вкус и букет игристых вин.

Биохимические процессы протекают и при обработке шампанизированного вина (см. п. 10.4).