Второй этап стадии образования вина (брожение)

При дыхании и брожении происходит распад сахара с выделением энергии, согласно следующим упрощенным уравнениям, отражающим суммарный результата дыхания и спиртового брожения:

при дыхании: С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂ = 6 СО₂ + 6 Н₂О + 28229 кДж;

при брожении: С₆Н₁₂О₆ = 2 С₂Н₅ОН + 2 СО₂ + 117 кДж.

Однако указанный путь брожения не единственный. Если, например, в субстрате отсутствует фермент пируватдекарбоксилаза, то не происходит расщепления пировиноградной кислоты до уксусного альдегида и восстановлению подвергается непосредственно сама пировиноградная кислота, превращающаяся при этом в молочную:

СН₃СОСООН + 2 Н⁺ = СН₃СНОНСООН.

Таким путем идет образование молочной кислоты при гликолизе в животных организмах, а также при яблочно-молочнокислом брожении.

При внесении в бродящую смесь бисульфита натрия происходит его связывание с ацетальдегидом. В результате чего 3-фосфоглицериновый альдегид восстанавливается до глицеринфосфорной кислоты. Последняя гидролизуется дрожжевой фосфотрансферазой с образованием глицерина.

Наряду с главными продуктами – спиртом и углекислотой – при спиртовом брожении образуются также вторичные продукты, роль которых достаточно велика в формировании аромата и вкуса вин. К числу вторичных продуктов относятся: глицерин (г), янтарная кислота (я), уксусная кислота (у), ацетальдегид (а), 2,3-бутиленгликоль (б), ацетоин (ац), лимонная кислота (л), пировиноградная кислота (п), изоамиловый спирт (и), изопропилопый спирт (пр), эфиры. В.З. Гваладзе и Л Женевуа были выведены уравнения, показывающие зависимость, связывающую количество глицерина и других вторичных продуктов:

Г = п + а+ 2у + 5я + 2ац + б + 9л + 3и + 3пр.

Сумма вторичных продуктов правой части этого уравнения составляет в среднем 80-92 % от содержания глицерина.

Изменение составных веществ сусла в процессе брожения.

1) В результате превращения углеводов при брожении до основных продуктов брожения в сухих винах практически нет сахарозы, гексозы находятся в очень малых количествах, содержание пентоз 0,1 – 0,2 %. В винах специальных типов сахаров сусла остается больше. Количество пектиновых веществ резко снижается при брожении.

2) Резко изменяется содержание азотистых веществ. В процессе размножения дрожжи потребляют аммиачный азот и азот аминокислот. Содержание аминного азота уменьшается на 40 – 50 %, при этом глутаминовая, аспарагиновая и другие кислоты потребляются на 75 – 90 %, а содержание пролина не изменяется. По данным Эрлиха при спиртовом брожении дрожжи, дезаминируя аминокислоты, используют отщепляющий аммиак, а остаток аминокислот превращается в соответствующий спирт. По своей питательности аминокислоты можно разделить на 3 группы:

· аминокислоты, хорошо усвояемые дрожжами: лейцин, валин, аргинин, фенилаланин, тирозин, аспарагиновая кислота;

· аминокислоты, представляющие собой менее ценный (средний) источник азота: аланин, пролин, оксипролин;

· аминокислоты, являющиеся плохим источником азота: триптофан, гистидин, глицин, цистеин.

Согласно Стикленду, механизм дезаминирования аминокислот можно рассматривать как взаимодействие некоторых пар аминокислот между собой с образованием карбоновых кислот.

Установлено, что смесь из двух аминокислот ускоряет рост дрожжей на 19 %, из трех на 28 %, из восьми на 50 %.

Наряду с потреблением азота в процессе брожения происходит выделение в сусло азотистых веществ, в основном аминокислот. Винные дрожжи выделяют две аминокислоты: серин и глутаминовую. К концу брожения начинается автолиз, который продолжается на стадии формирования вина. При автолизе в вино также переходят ферменты, пуриновые и пиримидиновые основания.

По мере накопления этилового спирта при брожении осаждается часть белковых веществ и азотосодержащих танатов, а также соли винной кислоты.

Так как роль азотистых соединений в формировании вина велика, то регулирование их количества очень важно. Регулирующие факторы – температура и аэрация. По данным Нилова и Валуйко, наименьшее количество азотистых веществ в виноматериалах получается при брожении сусла в интервале температур . При температуре , и свыше содержание азотистых веществ увеличивается. При низких температурах ввиду слабого брожения расход азотистых меньше, поэтому их больше переходит в вино. При высокой температуре повышается за счет автолиза к концу брожения. Сбраживание сусла в условиях аэрации резко снижает содержание азотистых веществ при любых температурах.

3) Фенольные соединения вначале и в конце брожения окисляются кислородом и выделяются в осадок. Содержание антоцианов снижается на 40 %. Фенольные соединения взаимодействуют с белками, образуя танаты (осадок). Фенольные соединения связывают частично ацетальдегид, обуславливая, тем самым, глицеринопировиноградное брожение. Так, в кахетинских винах накапливается до 10 г/л глицерина. Фенольные соединения способны тормозить брожение при содержании более 5 г/л.

4) Превращения кислот могут быть как окислительного характера, так как винные дрожжи способны окислять органические кислоты (уксусную, янтарную, яблочную, лимонную), так и по циклу Кребса (цикл ди- и трикарбоновых кислот). Часть кислот (щавелевой и винной) удаляется в виде кальциевых и калиевых солей при накоплении спирта и уменьшении их растворимости в этом случае.

5) Изменение активности ферментов. Исследования Родопуло показали, что активность окислительных ферментов при брожении снижается, и на пятый день равна нулю. До 20 % о – дифенолоксидазы адсорбируется дрожжами, 80 % инактивируется при брожении за счёт появления в бродящем сусле цистеина и глютатиона, связывающих тяжёлые металлы, в ходящие в состав о – дифенолоксидазы. При брожении сусло обогащается протеиназами и - фруктофуранозидазой. Обогащение вина ферментами дрожжей считается положительным явлением и в практике виноделия с этой целью специально оставляют вино после брожения на дрожжевой гуще для удаления контакта его с дрожжами.

6) В начальный период брожения наблюдается поглощение витаминов дрожжами, затем при автолизе происходит обратный переход их в вино. Содержание мио – инозита не изменяется, а сами дрожжи способны синтезировать п – аминобензойную кислоту, холин и В₁₂.

Изменения химического состава сусла в процессе брожения приводят к изменению его физико-химических и теплофизических характеристик. В результате брожения снижается плотность вин, уменьшается вязкость и поверхностное натяжение, увеличивается теплопроводность и теплоёмкость. Интенсивное выделение СО₂ приводит к удалению летучих веществ (эфирных масел), что обедняет вина ароматическими веществами. В период бурного брожения окислительно-восстановительный потенциал падает, так как кислород интенсивно поглощается дрожжами (от 350 до 100 мВ). В заключительный период вследствие диффузии кислорода воздуха и прекращения выделения углекислоты окислительно-восстановительный потенциал вновь начинает медленно повышаться.