Глава VI. Технология брожения виноградного сусла

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 Манассеиной, 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.

В результате этих работ наступил период расцвета изучения химической стороны процесса брожения. Постоянное образование глицерина, янтарной кислоты и некоторых других продуктов, улавливаемых анализом, показало, что процесс брожения протекает не так просто, как его обычно изображали формулой

которая дает лишь структуру исходного и конечных соединений. Не подлежит сомнению, что при брожении получаются промежуточные продукты, которые, образуясь, быстро исчезают и в большинстве случаев не улавливаются анализом. На протяжении этого периода (развивались и часто уступали свое место новым различные схемы тех химических этапов, через которые проходит молекула углевода при спиртовом брожении.

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 зимаза 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 настоящему 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 теоретической 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, которые в этом сырье заключены. В большинстве отраслей пищевой и пищевкусовой промышленности технологический процесс зиждется на ферментативных реакциях, и действие ферментов определяет собой качество получаемых 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.