Изменения состава сусла во время брожения

Спиртовое брожение виноградного сусла связано с превращениями не только усвояемых углеводов и аминокислот, но и всех основных групп веществ: органических кислот, фенольных соединений, эфирных масел, азотистых и минеральных веществ.

Сахара.
Они почти отсутствуют в сухих столовых винах, а остаточный сахар (1,5—2,5 г/л) состоит главным образом из несбраживаемых пентоз. В других типах вин в зависимости от сте­пени сбраживания сахаров остается больше. Пектиновые веще­ства распадаются. Остаются несбраживаемые сахара (пентозы) и часть полисахаридов.

Органические кислоты. Определяя величину рН, они регули­руют интенсивность и направленность биохимических реакций внутри дрожжевой клетки. В процессе брожения происходит так­же превращение кислот, как содержащихся в сусле, так и обра­зованных при брожении. Дрожжи способны окислять уксусную, янтарную и лимонную кислоты по циклу ди- и трикарбоновых кислот. Вместе с тем с помощью изотопа углерода доказано, что винные дрожжи в определенных условиях превращают пировиноградную кислоту в уксусную, а также синтезируют из амино­кислот и углеводов янтарную, молочную, яблочную, глиоксалевую, фумаровую, галактуроновую и другие кислоты. Изменение титруемой кислотности определяется ее первоначальным значе­нием в сусле. При высокой кислотности сусла (низкий рН) она снижается в процессе брожения, а при низкой кислотности — повышается.

Количество летучих кислот возрастает в анаэробных услови­ях и уменьшается при брожении сусла в присутствии кислорода. В процессе брожения выпадают в осадок кальциевые и кислые калиевые соли винной кислоты, растворимость которых умень­шается с повышением концентрации спирта.

Фенольные соединения.
Они также претерпевают значитель­ные изменения. В начале брожения, когда в сусле имеется кис­лород, фенольные вещества окисляются и дают продукты, об­условливающие покоричневение; часть хинонов, образуя димеры, выделяется из раствора. Во время брожения наблюдается вос­становление хинонов за счет глютатиона дрожжей; цвет бродя­щего сусла или забродившей мезги светлеет.

Кроме того, фенольные вещества вступают в реакцию с бел­ками и выпадают в осадок; образуют комплексные соединения с железом, ацетальдегидом, ингибируют микроорганизмы. В процессе брожения сусла на мезге в связи с повышением спиртуозности среды усиливается экстрагирование фенольных ве­ществ, в том числе антоцианов и нефлавоноидных ароматиче­ских фенолокислот. Брожение сусла на мезге за счет фенольных веществ, придает особый аромат и вкус винам.

Минеральные вещества.
При спиртовом брожении сусла они интенсивно потребляются дрожжами: примерно 20—30 % их переходит в дрожжевую массу. Часть минеральных веществ, свя­зывает свободные кислоты сусла, увеличивая его нетитруемую кислотность или выпадая в осадок. Содержание кальция может возрастать после обработки сусла мелом, при использовании плохо обработанных железобетонных резервуаров. Количество сульфатов может увеличиваться вследствие окисления сернистой кислоты, при обработке гипсом мезги или обработке бетон­ной поверхности резервуаров серной кислотой.

Микроэлементы. Их присутствие в виноградном сусле необ­ходимо для питания дрожжей; они используются дрожжевыми клетками для синтеза витаминов и ферментов, участвуют в бел­ковом обмене.

Азотистые вещества.
Подвергаются при брожении сусла наи­большим изменениям. Дрожжевые клетки ассимилируют от 30 до 50 % имеющегося азота, в первую очередь легкоусвояемые формы: соли аммония и аминокислоты. В период брожения вы­сокомолекулярная фракция азотистых веществ осаждается об­разующимся спиртом. Выпадают в осадок и танно-белковые комплексы.

Установлено, что при аэрации сусла потребление азотистых веществ дрожжами возрастает. С повышением температуры бро­жения накапливается биомасса дрожжей, увеличивается вынос азотистых веществ из сусла.

К концу брожения начинается отмирание части дрожжевых клеток и вслед за этим наступает их автолиз (разложение). При пониженных температурах автолиза (10—20°С) вино обогащается аминокислотами, витаминами, ферментами, липидами дрожжей, веществами аромата (эфиры, терпеноиды, жирные кислоты). При температурах, способствующих развитию бактерий (25—30°С), происходит бактериальное разложение азотистого комплекса отмерших дрожжей, аромат и вкус вина ухудшаются вплоть до появления посторонних то­нов.

Ароматические вещества. В составе ароматических веществ сусла, насчитывающих более 300 наименований, при брожении происходит резкая перестройка состава. Дрожжевые клетки на стадиях размножения и логарифмического роста потребляют терпеновые соединения, но выделяют набор высших алифатических и ароматических спиртов (3-фенилэтанол, тирозол) и сложных эфиров, изменяющих аромат сусла: вместо ярких терпеновых ароматов сорта появляются сильные тона розы, цветов липы, акации, меда, свойственные ароматическим спиртам и их слож­ным эфирам. Фруктово-цветочный запах имеют этиловые эфиры масляной кислоты и ее гомологов. Так формируются цветочные тона столовых вин.

При высоких температурах брожения, приятно пахнущие компоненты улетучиваются, а при хранении в условиях доступа кис­лорода воздуха — необратимо окисляются. Поэтому на стадии брожения сусла и формирования виноматериалов необходимо соблюдать постоянную герметизацию, удаляя избыток СО2.

На образование веществ аромата, букета вина положительно влияет смена рас дрожжей, что широко используется в класси­ческом итальянском и французском виноделии.

Витамины и ферменты. Изменение витаминного состава сус­ла определяется расой дрожжей и условиями брожения. В пер­вый период брожения большинство витаминов сусла поглощает­ся дрожжами, затем дрожжевые клетки начинают сами синте­зировать витамины биотин, никотинамид, пиридоксин и др. На заключительном этапе формирования виноматериалов и выдержке вина на дрожжах происходит переход витаминов в вино.

При брожении сусла инактивируются окислительные ферменты, а в стадии голодания дрожжи выделяют в среду протеиназу, β-фруктофуранозидазу и другие ферменты. Избыточная сульфитация сусла перед брожением, обработка бентонитом и другими сорбентами значительно обедняют вино полезными витаминами и ферментами.

Дображивание крахмалистых материалов продолжается сутки и более в связи с медленным доосахариванием декстринов и образованием на этой стадии брожения в единицу времени незначительных количеств сбраживаемых сахаров, что приводит к резкому затуханию процесса брожения. Именно поэтому весь процесс брожения принято разделять в зависимости от скорости расщепления сахаров дрожжами на три периода.

1.
Взбраживание. Оно продолжается 12—22 часа и зависит от заданного количества дрожжевых клеток. При норме дрожжей, принятой при периодическом методе брожения (5 — 8% от объема бродильного чана), в течение этого времени происходит размножение дрожжей, и только к концу взбраживания появляются заметные признаки брожения (газообразование). Количество дрожжевых клеток в 1 мл жидкости к концу периода взбраживания достигает 100—140 млн.

2.
Главное брожение характеризуется быстрым превращением содержащегося в заторе сахара в спирт и углекислоту, выделение которой приводит всю жидкость в движение. При хорошем качестве дрожжей главное брожение протекает довольно быстро — за 12—16 часов.

3.
Дображивание не зависит от количества дрожжей и определяется наличием в бражке активных амилолитических ферментов, от которых зависит скорость осахаривания оставшихся в бражке декстринов. Поэтому для ускорения дображивания конечных декстринов можно добавить в бродильный чан амилолитиеских ферментов, но только после главного брожения.

Как и в любом биохимическом процессе, конечный результат брожения, определяемый по выходу спирта из единицы крахмала, зависит от строгого соблюдения режима всех без исключения процессов и технологических качеств перерабатываемого сырья. При переработке недоброкачественного сырья или плохом качестве солода и дрожжей наблюдаются значительные отклонения в протекании брожения, что неизбежно отражается и на выходе спирта.