Брожение

Спиртовое брожение виноградного сусла – сложный химический процесс, связанный с жизнедеятельностью дрожжей. Дрожжи поглощают глюкозу и фруктозу, накопленную ягодами винограда. Спиртовое брожение было описано французскими химиками А. Лавуазье и Ж. Гей-Люссаком на рубеже XVIII-XIX вв. Л. Пастер впервые доказал, что сбраживание сахаров происходит только в присутствии дрожжей. Позднее еще один французский ученый, Каньяр де ла Тур, установил, что спиртовое брожение связано с размножением дрожжей. Дальнейшие исследования показали, что это сложный и многоступенчатый процесс, в ходе которого расщепляются сахара, при участии таких веществ, как аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) – главный энергоноситель живой клетки и никотинамидадениндинуклеотид (НАД) – активная группа, осуществляющая перенос электронов и способствующая преобразованию химических веществ.
Первоначальные стадии брожения (гликолиз) имеют много общего с дыханием, существенное отличие брожения в том, что оно происходит в анаэробной среде. Именно поэтому Луи Пастер назвал брожение «жизнью без воздуха». Изучение брожения показало, что за его счет дрожжи получают примерно 1/20 часть той энергии, которую могли бы получить за счет дыхания. Стремясь восполнить нехватку энергии, они перерабатывают большое количество сахара. Если говорить о собственно химических отличиях брожения от дыхания, то они возникают на стадии образования пировиноградной кислоты, которую ферменты дрожжей преобразуют в уксусный альдегид и углекислый газ. При участии НАД уксусный альдегид превращается в этиловый спирт.

Факторы, влияющие на брожение

Температура. Брожение самопроизвольно начинается при температуре выше 15°С. При 35°С и выше брожение замедляется и останавливается. Чем выше в этих пределах температура сусла, тем интенсивнее оно бродит, выделяя большее количество углекислого газа и теряя ароматические вещества. Поэтому температуру сусла стараются поддерживать в пределах 18-25°С в зависимости от типа вина. При низких температурах количество дрожжей увеличивается медленно, в результате сахар становится пищей для разнообразных бактерий, что ведет к потере вина.

Кислород. В больших количествах тормозит брожение, но в его начале необходим для размножения дрожжей, увеличивает проницаемость клеточных мембран и ускоряет взаимодействие между дрожжами и суслом. Насыщение сусла кислородом происходит во время переливки сусла в бродильный чан и последующего перемешивания с помощью насоса. Однако при слишком сильном аэрировании могут начаться нежелательные процессы окисления. Этиловый спирт, накапливающийся в ходе брожения, постепенно начинает влиять на его скорость, при высоких концентрациях он блокирует деятельность дрожжей, и они погибают. Как правило, большинство разновидностей винных дрожжей выдерживают концентрации спирта до 15%.

Концентрация сахаров. Высокое содержание сахаров угнетает жизнедеятельность дрожжей, поэтому сусло, богатое глюкозой и фруктозой, бродит медленно и долго, и брожение часто самопроизвольно останавливается, когда сахара не полностью перебродили в спирт. При этом дополнительным ингибитором является этиловый спирт.

Кислотность среды. В целом дрожжи хорошо переносят кислотность в пределах рН 2,8-3,8.

Азотное питание. При недостатке азотного питания дрожжи развиваются медленно, что также тормозит процесс брожения.

Содержание сернистого ангидрида. При высоких дозах (более 300 мг/л) брожение протекает медленно. Кроме того, некоторые расы дрожжей способны вступать во взаимодействие с серой и образовывать сложные сероводородсодержащие соединения с неприятным запахом.

В брожении выделяют несколько стадий. Первая – забраживание – длится несколько часов, затем наступает стадия бурного брожения, сопровождающаяся интенсивным выделением углекислого газа. Она занимает 6-10 дней в зависимости от расы дрожжей и температуры. Постепенно выделение углекислого газа уменьшается и становится незаметным. Брожение переходит в тихую стадию, или стадию дображивания. Дображивание может занимать 1-2 недели при благоприятных условиях (температура 15-20°С, нормальный уровень сахара и спирта), а в неблагоприятных – может длиться месяцами. К концу брожения сухое вино должно содержать не более 0,1% сахара.