Написано студенткой 3-го курса магистратуры Кубанского государственного технологического университета, кафедра технологии виноделия и бродильных производств Елизаветой Фоминой для консалтинговой компании Vine & Wine©
Вино — продукт биохимических превращений соединений, присутствующих в виноградном соке, путем контролируемой алкогольной ферментации, то есть брожения. Ферменты винограда и дрожжей играют ключевую роль при переработке винограда и приготовлении вина, оказывая влияние на все биотехнологические процессы виноделия. С помощью ферментов дрожжи превращают сахар в этиловый спирт и углекислый газ, а также в широкий спектр летучих и нелетучих соединений, которые вносят значительный вклад в сенсорные свойства вина, такие как цвет, аромат и вкус.
Ферменты — это белки, способные ускорять химические реакции. На всех стадиях производства вина ферменты являются основной движущей силой, катализирующей различные реакции биотрансформации. Однако многие природные ферменты ингибируются, то есть угнетаются уровнем pH сусла и диоксида серы (SO2), что делает их неэффективными. Сегодня виноделы во всем мире усиливают и расширяют действие природных ферментов за счет разумного применения постоянно расширяющегося спектра коммерческих ферментных препаратов.
Коммерческие ферменты действуют аналогично естественным ферментам винограда и дрожжей, но с повышенной активностью, селективностью и стабильностью в рабочих условиях. Коммерческие ферменты широко используются на различных этапах производства вина, обеспечивая широкий спектр эффектов, таких как максимальное увеличение выхода сусла, улучшение ароматических соединений, усиление вкуса, экстракция цвета в красных винах, и способствуют удалению растворенных нежелательных коллоидных частиц и пектиновых веществ при стабилизации и фильтрации вина. В этом эссе будет рассмотрена роль ферментов в процессе виноделия.
На начальной стадии виноделия, в процессе переработки винограда ферменты и ферментные препараты имеют большое значение. Согласно Международной классификации ферментов, по типу катализируемых реакций они делятся на шесть классов и подклассы. Вoздействуя на мезгу черных сортов винограда при изготовлении красного вина, пектолитические ферменты класса гидролаз способствуют лучшей экстракции красящих веществ и танинов из кожицы, улучшая тем самым структуру, стабильность цвета и вкусоароматические характеристики будущего вина без необходимости продолжительной мацерации, то есть настаивания виноградного сусла на твердых частях винограда. Ферменты имеют определенную структуру, которая обладает уникальными свойствами, а именно высокой активностью и абсолютной специфичностью. Благодаря своей специфичности ферменты катализируют только определенный тип химической реакции. Поэтому, в зависимости от поставленной цели (получение вин того или иного типа), винодел может регулировать эти процессы, угнетая активность ферментов либо, наоборот, стимулируя их. Полифенолоксидаза (класс оксидоредуктаз) обладает очень высокой активностью. Этот фермент ускоряет окислительные реакции в сусле, а именно взаимодействие фенольных веществ с кислородом в воздухе. Данные процессы приводят к значительному ухудшению органолептических свойств вина. Особенно важно предотвратить окисление при производстве белых вин с выраженным сортовым ароматом. Дело в том, что эти реакции способны разрушать прекурсоры ароматических веществ, которые являются предшественниками ароматов и не обладают запахами. Для того чтобы избежать потери аромата и изменения окраски сусла, активность полифенолоксидазы необходимо подавлять с помощью антиоксидантных веществ — диоксида серы.
Ферменты играют значительную роль при решении таких важных задач, как увеличение выхода сусла, быстрое осаждение и получение более прозрачного сусла. Пектолитические ферменты способствуют расщеплению длинных цепочек пектиновых веществ. Пектин — важный структурный элемент, входящий в состав всех растительных тканей, в том числе клеточных стенок виноградной ягоды. То есть при расщеплении пектиновых веществ на более мелкие части снижается вязкость сусла. Это, в свою очередь, позволяет интенсифицировать процесс осветления и использовать более щадящие режимы прессования. Ферментативная обработка сусла перед брожением — один из перспективных технологических приемов по снижению уровня алкоголя в вине. Высокая концентрация алкоголя может привести к потере баланса вина, изменить восприятие его сложности, увеличив при этом ощущение жгучести и горечи. Снижение объемной доли этилового спирта посредством использования фермента глюкозооксидазы (класс оксидоредуктаз) позволит придать винам необходимый баланс и элегантность. Применение данного фермента способствует окислению глюкозы до глюконовой кислоты и пероксида водорода. А под действием фермента каталазы (класс оксидоредуктаз) происходит разложение образующегося пероксида водорода на воду и молекулярный кислород. Таким образом, может быть достигнут более низкий уровень содержания этилового спирта в готовом продукте.
В процессе виноделия ключевую роль ферменты играют на этапе брожения сусла. Спиртовое брожение — сложный многоступенчатый процесс ферментативного расщепления органических веществ, преимущественно углеводов. Процесс брожения состоит из ряда химических реакций, в котором участвуют комплексы ферментов, важнейшими являются инвертаза (класс гидролаз), пируватдекарбоксилаза (класс лиаз) и алкогольдегидрогеназа (класс оксидоредуктаз), катализирующая образование этилового спирта. Однако на практике происходит нечто гораздо большее, чем просто производство алкоголя и углекислого газа. Наряду с этими главными продуктами в процессе ферментации образуются вторичные и побочные продукты, участвующие в формировании вкуса, аромата и цвета готового вина. Ферменты гликозидазы (класс гидролаз) работают, чтобы максимизировать ароматический потенциал вина за более короткое время, увеличивая концентрацию и ускоряя процесс. Они помогают достичь более широкого профиля аромата и усилить его, высвобождая ароматические соединения, связанные с сахарами, в гликозидной форме без запаха. Обычно стараются усилить желательные ароматические соединения, такие как терпены, которые являются не только высокоароматичными веществами, но и придают вину цветочный характер. В то время как других, таких как фенолы, которые часто ассоциируются с лекарственным или животным характером, лучше всего избегать. Таким образом, обработка коммерческими ферментными препаратами для усиления аромата будет наиболее эффективной для сортов винограда с высоким содержанием терпенов и выраженным типичным ароматом (Рислинг, Мускат и Гевюрцтраминер).
Немаловажное значение в процессах, происходящих при формировании вина после завершения спиртового брожения, имеет и активность ферментов. Известно, что на качество вина существенно влияют условия и продолжительность выдержки на дрожжевом осадке. Химические и сенсорные характеристики вина трансформируются во время такой выдержки в результате автолиза винных дрожжей. Автолиз — это разложение клеток дрожжей под действием гидролитических ферментов (класс гидролаз), при котором происходит обогащение букета вина и попадание в него полезных аминокислот, витаминов и минеральных солей. Период выдержки на осадке варьируется в зависимости от конкретных желаемых характеристик вина. Хотя более длительное время положительно влияет на качество вина. Чтобы сократить этот период и, следовательно, риски окисления и микробного загрязнения, а также высокую стоимость производства, можно использовать ферментные препараты, богатые глюканазами (класс гидролаз). Коммерческие глюканазы могут катализировать разложение гликозидных связей клеточных стенок дрожжевых клеток, постепенно разрушая их и ускоряя автолиз дрожжей. Летучие фенолы, производимые дикими дрожжами рода Бреттаномицес, при заражении вина определяют как серьезный винный дефект. Для снижения концентрации 4-этилфенола и 4-этилгваякола, ответственных за запах скотного двора и медицинского пластыря, необходимо использовать фермент класса оксидоредуктаз — лакказу. Лизоцим, или мурамидаза — фермент класса гидролаз, который широко используется для контроля роста микроорганизмов, в том числе и яблочно-молочных бактерий. Лизоцим разрушает клеточные стенки молочнокислых бактерий, что делает его эффективным средством предотвращения яблочно-молочного брожения. Коммерчески доступный лизоцим извлекается из яичных белков, где он содержится в высоких концентрациях. Этот фермент может позволить виноделам использовать меньше SO2 в белых винах с низким pH, которые не подвергаются яблочно-молочному брожению. Применение в виноделии протеолитических ферментных препаратов (класс гидролаз) направлено на предотвращение белковых помутнений в готовых винах. Внесение такого препарата приводит к гидролизу белковых веществ и увеличению содержания в готовом вине аминного азота. При подобной обработке вино становится более стойким к белковым помутнениям.
Заключение
Ферменты — естественный и основной элемент винодельческого процесса. Традиционно ферментация сусла проводилась путем метаболизма натуральных дрожжей, присутствующих на кожице винограда, а биотрансформации происходили с помощью ферментов, продуцируемых этими дрожжами. Достижения в области биотехнологии и лучшее понимание функций ферментов сделали современное виноделие высокотехнологичной отраслью. В настоящее время использование ферментов на разных стадиях процесса — широко распространенная практика и при крупномасштабном производстве вина, и на небольших винных заводах. В данном эссе рассмотрена роль ферментов в процессе виноделия. Отсюда следует, что наиболее качественные вина производятся, когда желаемая ферментативная активность оптимально усилена, а отрицательные эффекты ограничены минимальным уровнем. За последние два десятилетия коммерческие ферментные препараты приобрели огромную популярность в винодельческой индустрии для дополнения естественных ферментов винограда и дрожжей. Они эффективны, специфичны и удобны в использовании. Уровень производства в винодельческой отрасли значительно вырос. Большой объем исследований, проведенных по этой теме, привел к появлению на рынке значительного количества коммерческих препаратов. Кроме того, стало известно, что применение ферментов на некоторых (неправильных) сортах винограда или в неподходящее время может иметь нежелательные последствия (появление посторонних запахов, маскирование типичности сорта и др.). Таким образом, понимание роли, которую играют ферменты в виноделии, может помочь в разработке рациональных и эффективных стратегий оптимизации производства вина с целью улучшения его качества.
-------------------------------------------------------
Вам будет интересно
Как виноделу сделать сухое вино с более низким уровнем алкоголя
Применение удобрений на винограднике
Особенности планирования системы химической защиты винограда от болезней и вредителей
Залуживание междурядий в виноградарстве: плюсы и минусы
-------------------------------------------------------
Vine&Wine© оказывает широкий спектр консультационных услуг в области виноградарства, виноделия, винной экспертизы, винного маркетинга и винного обучения.
Наши специалисты имеют отличное профильное образование, квалификацию и многолетний опыт практической работы в винной индустрии. Мы поможем вам реализовать самые смелые идеи и сложные задачи. Работаем по всей России и за рубежом.
