ПРОЦЕССЫ, ВЫЗЫВАЕМЫЕ МОЛОЧНОКИСЛЫМИ БАКТЕРИЯМИ В ВИНАХ

Главная     Книги по виноделию     Микробиология виноделия Н. И. Бурьян Л. В. Тюрина

 поиск по сайту     

 

 

 

 

содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..

 

 

ПРОЦЕССЫ, ВЫЗЫВАЕМЫЕ МОЛОЧНОКИСЛЫМИ БАКТЕРИЯМИ В ВИНАХ

Яблочно-молочное брожение вин


Возбудители яблочно-молочного брожения. Единственно полезным процессом, который вызывается молочнокислыми бактериями в вине, является яблочно-молочное брожение в высококислотных винах. Разложение других составных частей, а также яблочной кислоты в винах с нормальной или низкой кислотностью нежелательно и даже вредно. Совершенно безопасным  для качества вина может быть такой процесс яблочно-молочного брожения, при котором бактерии атакуют яблочную кислоту и не затрагивают других компонентов.

Э. Пейно [295] приводит классификацию бактериологических атак по степени возрастающей опасности: при сбраживании арабинозы, лимонной кислоты и ксилозы — образуется небольшое количество летучих кислот и незначительно снижается качество вина; при сбраживании винной кислоты, глицерина, глюкозы и фруктозы — в вине происходят серьезные изменения, повышается содержание летучих кислот и резко снижается качество.

Степень опасности, которую молочнокислые бактерии представляют для вина, зависит от свойств вида бактерий и характеристики вина. Наименее опасными являются те молочнокислые бактерии, которые сбраживают яблочную кислоту, не затрагивая сахаров, либо сбраживают сахара без образования летучих кислот.

Г. Ф. Кондо [79] экспериментально показала, что на винодельческих заводах Молдавии некоторые группы молочнокислых бактерий используют в кислых винах яблочную кислоту, не затрагивая сахаров. Э. Пейно [295] объясняет это явление, свойственное гетероферментативным коккам, несоответствием порогов pH сбраживания сахаров и яблочной кислоты. Изученные им 398 штаммов гетероферментативных кокков использовали яблочную кислоту, в среднем начиная с pH 3,23, а сахара — с pH 3,51.

У некоторых штаммов разрыв между порогами pH сбраживания сахаров и яблочной кислоты составлял от 0,6 до 0,8. Наиболее желательными агентами яблочно-молочного сбраживания являются гетероферментативные кокки, особенно штаммы, не сбраживающие лимонную кислоту и арабинозу. Другим подходящим возбудителем яблочно-молочного брожения считают гомоферментативные бактерии. Они рекомендуются исследователями на том основании, что при сбраживании глюкозы не образуют летучих кислот.

Яблочно-молочное брожение считается необходимым для приготовления немецких рейнских вин [223], французских красных бордоских [154], молдавских [79], хереса [80] и других вин, имеющих высокую кислотность. Однако для качества вина далеко не безразлично, каким именно видом бактерий вызвано яблочно-молочное брожение. Помимо разложения яблочной кислоты бактерии частично используют также сахара. При этом необходимо отдать предпочтение тем бактериям, которые не дают побочных продуктов при потреблении сахаров, либо совсем их не затрагивают. Исследователи остановили свой выбор на двух видах бактерий: гомоферментативных палочках [72, 258] и гетероферментативных кокках рода Leuconostoc (по старой номенклатуре Bact. gracile) [263, 316, 321, 334].

 

 


 

 

Гомоферментативные бактерии одновременно с разложением яблочной кислоты могут сбраживать глюкозу, которая в незначительном количестве имеется в сухом вине, и образовывать при этом молочную кислоту без побочных продуктов. В табл. 44 приведены данные [72, 258] о накоплении летучих кислот при совместно идущих в вине процессах молочнокислого и яблочно-молочного брожения, экспериментально вызванных молочнокислыми бактериями. Эти результаты наглядно показывают, что гетероферментативные палочки как в сусле, так и в сухом вине образуют большое количество летучих кислот, в то время как образование летучих кислот в вине (по сравнению с контролем) гомо-ферментативными палочками не наблюдалось.

Гетероферментативные кокки Э. Пейно [295] считает еще более подходящими .агентами яблочно-молочного брожения. В его опытах (табл. 45) из 398 изученных штаммов рода Leuconostoc при pH 3 сбраживали яблочную кислоту 36% штаммов и только 7% сбраживали сахар, при pH 3,2 яблочную кислоту сбраживали 31% штаммов, а сахар — 12% штаммов. При более высоких значениях pH все большее число штаммов начинают сбраживать сахара и все меньшее — яблочную кислоту. Таким образом, в сухих винах, нуждающихся в биологическом кислотопонижении, гетероферментативные кокки преимущественно используют яб-180 лочную кислоту, не затрагивая сахаров.

 

Таблица 45

pH вина

Число штаммов гетерофермен­тативных кокков (в %), сб раживающих

pH вина

Число штаммов гетерофер­ментативных кокков (в %), сбраживающих

яблочную

кислоту

сахара

яблочную

кислоту

сахара

3,0

36

7

3,8

4

14 -

3,2

31

12

4,0

1

4

3,4

21

31

4,2

1

3

3,6

6

29

 

 

 

 

Спонтанный процесс яблочно-молочного брожения в винах.

Самопроизвольным процессом яблочно-молочного брожения можно управлять на основании знания биологии возбудителя и факторов, влияющих на его жизнедеятельность. Благоприятным для сложения высококислотного вина может быть развитие в нем гетероферментативных кокков или гомоферментативных палочек. Для стимулирования их развития высококислотные вина не следует сульфитировать. Однако сразу после использования этими бактериями яблочной кислоты необходимо их инактивировать [69]. В тех случаях, когда в винах хотят сохранить большую свежесть, а в мускатах сортовой аромат, яблочно-молочное брожение не проводят до конца, т. е. оставляют часть яблочной кислоты несброженной.

Развитие всех видов бактерий в низкокислотных винах или гетероферментативных бактерий в сахарсодержащих винах должно быть остановлено.

Регулируя режим сульфитации сусла при отстаивании и вина после окончания спиртового брожения, можно стимулировать или подавлять биологическое кислотопонижение. При необходимости проведения яблочно-молочного брожения высококислотное сусло можно сульфитировать при отстаивании введением сернистой кислоты не более 50—75 мг/л. После окончания спиртового брожения сульфитация такого вина нежелательна, так как понижение кислотности может произойти слишком поздно либо совсем не развиться.

Г. Г. Валуйко [34] показал, что спонтанному возникновению яблочно-молочного брожения в сухих белых и красных винах способствует обогащение вина азотистыми веществами при выдержке его на дрожжах.

В низкокислотных винах процесс биологического кислотопонижения не следует допускать, так как он ухудшает вкус и букет. Поэтому при изготовлении вин из низкокислотных сусел желательно проводить отстаивание их при сульфитации до содержания сернистой кислоты 120—150 мг/л, а после выбражи-вания сахаров вино снимать с дрожжевого осадка и хранить при температуре ниже 10°С. Дополнительную сульфитацию вина следует проводить до содержания в нем сернистой кислоты в количестве, не допускающем развития бактерий.

Процесс яблочно-молочного брожения можно остановить сульфитацией до содержания в вине 25—30 мг/л свободной сернистой кислоты, оклейкой, фильтрацией, а также пастеризацией.

На скорость процесса яблочно-молочного брожения большое влияние оказывает температура. Как низкие (ниже 10°С), так и высокие (выше 35°С) температуры препятствуют процессу биологического кислотопонижения вин. Однако после того, как в вине размножились бактерии и процесс разложения яблочной кислоты начался, он может продолжаться и при температуре 5°С.

Окислительно-восстановительный потенциал также влияет на течение процесса кислотопонижения. При более низкой величине окислительно-восстановительного потенциала активнее развиваются бактерии и быстрее завершается процесс. Этим некоторые авторы [81] объясняют более интенсивный процесс яблочномолочного брожения в крупных герметииеских резервуарах, чем в мелкой таре; по мнению других, это связано с большей вероятностью попадания бактерий из сусла.

Оптимальное содержание в сухих столовых винах титруемых кислот в пересчете на винную составляет 6 г/л, отклонения допускаются ±2 г/л. Практически нередко титруемая кислотность достигает 9,5—10,5 г/л. Кроме перечисленных выше условий, способствующих развитию спонтанного процесса яблочно-молочного брожения, а именно режима сульфитации, необходимо учитывать содержание винной и яблочной кислот в винах, в которых понижение кислотности является желательным. В соответствии с содержанием яблочной кислоты в винах следует рассчитывать на ту или иную интенсивность процесса яблочномолочного брожения и возможное снижение титруемой кислотности.

Известно, что соотношение винной и яблочной кислот в винах зависит от сорта и района произрастания винограда. Поданным Г. Ф. Кондо [79] за ряд лет, в столовых винах Молдавии содержится довольно разнообразный комплекс кислот. В винах из сортов винограда Фетяска и Алиготе содержится — яблочной до 3,5 г/л и винной до 6,5 г/л; Ркацители и Совиньон — яблочной до 6 г/л и винной до 6 г/л.

По данным Варненского района НРБ за последние 10 лет, в виноматериале из винограда сорта Рислинг итальянский содержится наименьшее количество яблочной кислоты по сравнению с 10 другими виноматериалами из других сортов винограда — от 0,5 до 2,4 г/л. В вине из винограда сорта Ркацители содержится яблочной кислоты от 1,2 до 3,1 г/л, а из винограда сорта Алиготе — от 3,3 до 5,0 г/л [191].

3. Д. Рабинович [153] при обследовании вин Одесской области и Предгорной зоны Крыма установила наименьшее содержание яблочной кислоты в вине из винограда сорта Рислинг (1,2— 1,8 г/л), причем оно сочетается с наличием большого количества винной кислоты (4—6 г/л). Все другие вина содержат яблочной кислоты больше или столько же, сколько и винной.

Такое сочетание кислот особенно характерно для красных вин. Вина из винограда сортов Бастардо, Каберне, Рубиновый Магарача содержат мало винной кислоты (свободной и ее кислых солей), их титруемая кислотность обусловлена в основном яблочной и молочной кислотами.

Значение pH вина находится в зависимости от содержания винной кислоты в общем количестве титруемой кислотности [124]. Так, при одинаковой титруемой кислотности 6,5 г/л вино из винограда сорта Алиготе урожаев двух лет (1967 и 1972 гг.) содержало разное количество винной кислоты от 3,0 до 1,8 г/л, что отразилось на величине pH — 3,1 и 3,2 соответственно.

Соотношения винной и яблочной кислот, найденные в опытах для некоторых сортов вин, позволяют выбрать способ понижения кислотности: биологический, состоящий в утилизации микроорганизмами яблочной кислоты, или химический — путем осаждения винной кислоты.

Влияние pH вина на скорость использования яблочной кислоты молочнокислыми бактериями показано в табл. 46 [315].

Состав кислотного комплекса, типичный для вин из винограда сорта Рислинг, как правило, характеризующийся очень малыми количествами яблочной кислоты при большом содержании винной и в соответствии с этим низким значением pH, по-видимому, не стимулирует, а даже препятствует развитию молочнокислых бактерий.

В красных винах в связи со значительно меньшим содержанием винной кислоты, чем яблочной, значение pH выше. При содержании титруемых кислот 8—10 г/л pH вина соответственно составляет 3,2 и 3,4. Это является одной из причин того, что понижение кислотности в красных винах возникает и проходит значительно быстрее, чем в белых. Естественно, перечисленными
 

 

Таблица 46

pH вина

Содержание яблочной кислоты, г/л

первоначаль­

ное

при разной длительности яблочно-молочного брожения,

сут

41

53

63

133

3,0

5,3

5,10

5,02

4,58

0,20

3,2

5,3

4,18

1,78

0,20

0

3,4

5,3

1,62

0,15

0

3,6

5,3

0,25

0

 -

-

 

 

факторами не исчерпываются возможности управления процессом яблочно-молочного брожения. Активная кислотность (pH) является весьма важным показателем в регулировании процессов, вызываемых молочнокислыми бактериями. В большинстве случаев pH вин находится в пределах 2,8—3,8, для вин южных районов СССР величина pH составляет 3,8—4,6. Высокая активная кислотность замедляет разложение яблочной кислоты. Так, в винах с pH 3,24 яблочная кислота была использована бактериями через полтора месяца после спиртового брожения, а в винах с pH 2,8 — только через шесть месяцев.

Развитие молочнокислых бактерий в шампанских винах описано в литературе [67, 219]. По данным 3. Д. Рабинович, при шампанизации вин в потоке сбраживается около 3 г/л яблочной кислоты (остаются только следы ее); сбраживается и вся лимонная кислота 0,3 г/л; содержание молочной увеличивается на 1,4 г/л. Титруемая кислотность при этом уменьшается от

7,0 до 5,4 г/л. Возбудителем яблочно-молочного брожения оказались гомоферментативные палочки Lactobacillus plantarum, особенностью которых является их принадлежность к R-формам и способность расти при температуре 45—50°С. Следует обратить внимание на рекомендацию при производстве виноматериалов для игристых вин принимать меры по сохранению яблочной кислоты, поскольку установлено, что виноматериалы с более высоким содержанием яблочной кислоты обладают высоким коэффициентом сопротивления к выделению СО2, что указывает на хорошие игристые свойства [219].

 

 

 

Яблочно-молочное брожение в винах при введении чистых культур бактерий. Вызвать процесс яблочно-молочного брожения в винах путем введения чистых культур молочнокислых бактерий очень трудно. Вино содержит довольно ограниченный ио составу набор необходимых питательных веществ, что затрудняет их размножение. Тормозит развитие их также высокая активная кислотность вин и наличие спирта. Поэтому введение в вино селекционированной бактериальной разводки чаще всего не дает положительных результатов [301].

Опыт применения лиофилизированного порошка молочнокислых бактерий для стимулирования яблочно-молочного брожения в красных винах разных винодельческих подвалов Франции не дал положительных результатов. Внесение бактерий в вина иногда вызывало процесс яблочно-молочного брожения [328].

На востоке США рекомендуют для активирования размножения бактерий L. citrovorum в винах применять биостимуляторы, которые способствуют развитию процесса биологического кислотопонижения столовых вин даже при pH 3,0, когда без стимуляторов превращение яблочной кислоты вообще не происходит [233].

Есть сообщения об удачных опытах экспериментального кислотопонижения вина путем введения бактериальной разводки

как в сусло, так и в вино. При использовании этого приема требуется правильно выбирать культуру возбудителя, т. е. учитывать биохимические и физиологические свойства молочнокислых бактерий. Применяемая культура должна быть достаточно кислотоустойчива, чтобы развиваться при высокой активной кислотности вина (pH 2,7—3,2). Из смеси питательных веществ в первую очередь она должна использовать яблочную кислоту и не давать побочных продуктов, ухудшающих качество вина. Это должны быть гетероферментативные кокки или кислотоустойчивые штаммы гомоферментативных палочек, не сбраживающих лимонной кислоты и пентоз.

Однако наряду с правильным выбором культуры необходимо выбрать наиболее подходящий момент для внесения разводки молочнокислых бактерий в бродящую среду. При наличии в вине большого количества несброженных сахаров существует опасность образования из них молочной кислоты. К нежелательным последствиям могла бы привести и. остановка по различным причинам спиртового брожения. Наиболее безопасно введение бактериальной разводки в вино, содержащее не более 0,2% несброженных сахаров.

С. Лафон-Лафуркад, С. Домерк и Э. Пейно на протяжении ряда лет проводили опыты экспериментального заражения вин бактериями яблочно-молочного брожения. Для адаптации бактерий к спиртуозности вина бактериальную разводку выращивали с дрожжами в смешанной культуре на среде, состоящей из виноградного сусла (в два раза разведенного водой),    5 г/л дрожжевого экстракта, 10% этилового спирта; pH 4,8. При температуре 25°С в течение 3 сут алкогольное брожение заканчивалось, а бактериальная культура развивалась в спиртовой среде. Затем центрифугированием при частоте вращения 3000 об/мин большее количество дрожжей удаляли, а из оставшейся среды центрифугированием при 9000 об/мин собирали бактерии и промывали раствором хлористого натрия (7 г/л).

Для экспериментального посева в вино использовались самые кислотоустойчивые и спиртовыносливые штаммы молочнокислых бактерий. В опытах испытывалось 27 штаммов палочек и кокков, из них 2 — гомоферментативных, 25 — гетероферментативных. Из всех испытанных культур молочнокислых бактерий систематически вызывали яблочно-молочное брожение только 5 штаммов гетероферментативных кокков. Процессу брожения предшествовал продолжительный период адаптации бактерий к вину (рис. 39) [315].

У всех испытанных видов молочнокислых бактерий наблюдалось уменьшение количества жизнеспособных клеток с первых же часов внесения разводки в вино. За 48 ч пребывания в вине 25—90% клеток теряли способность к размножению. В течение последующих 15—30 сут продолжалось, но более медленно отмирание бактерий. Затем оставшиеся живые клетки начали адаптироваться к среде, количество их постепенно возрастало. Скрытый период адаптации бактерий до заметного их увеличения длился 8—30 дней.
 


 

Первым фактором, лимитирующим быстрое развитие бактерий в экспериментальных посевах, является pH вина. Влияние pH на устойчивость молочнокислых бактерий в вине показано в табл. 47. В момент засева в 1 мл вина содержалось 620000 жизнеспособных бактерий. Чем выше значение pH, тем большее количество бактерий остается в жизнеспособном состоянии. Рост культуры начинается только после 14-дневной и более длительной адаптации бактерий. Спонтанное яблочно-молочное брожение наблюдается иногда и при pH 2,9 и 3,0. Относительно быстрое развитие бактерий при спонтанном кислотопонижении
 

Таблица 47

pH вина

Количество бактерий

в 1 мл вина, через

 

30 мин

24 ч

3 сут

14 сут

3,25

325000

10000

800

0

3,45

410000

120000

45000

0

3,65

505000

360000

184000

19000

 

обусловлено, вероятно, формированием естественно отселекцио-нированной популяции кислотоустойчивых штаммов, у которых к тому же период адаптации в вине проходит незаметно для наблюдателя (315]. Однако при равном значении pH в разных винах рост бактерий неодинаков. По-видимому, играют роль и другие факторы: содержание в вине спирта, недостаток минеральных солей, витаминов и аминокислот.

Существует связь между pH и другими факторами, оказывающими влияние на процесс яблочно-молочного брожения [258]. Скорость яблочно-молочного брожения в винах, инокулирован-ных бактериями Leuconostoc oenos, в зависимости от pH различна (табл. 48). При этом скорость брожения прямо пропорциональна первоначальным величинам pH.
 

 

Таблица 48

pH вина

Время завершения яблочно-мо­лочного брожения, нед

Скорость

яблочно­

молочного

брожения,

нед-1

pH вина

Время

завершения

яблочно-мо­

лочного

брожения,

нед

Скорость

яблочно­

молочного

брожения,

нед~1

3,15

23,4

0,04

3,63

3,6

0,28

3,30

9,4

0,11

3,73

2,7

0,37

3,40

5,3

0,19

3,83

2,0

0,50

3,50

3,9

0,25

 

 

 

 

 

При более высоких первоначальных значениях pH вина к концу процесса pH увеличивалось на 0,2.

Рассматривая особенности культур молочнокислых бактерий, разных по биохимической деятельности и по систематическому положению, 3. Д. Рабинович [150] отмечает высокую активность гетероферментативных кокков рода Leuconostoc в снижении кислотности высококислотных вин. Этот вид молочнокислых бактерий может размножаться и вызывать яблочно-молочное брожение даже в винах с содержанием титруемых кислот 11 г/л, винной кислоты — 5 г/л, pH 3,0. В табл. 49 приведены данные, характеризующие кислотопонижение в белых винах чистыми культурами молочнокислых бактерий. Гомо- и гетероферментативные палочки размножаются и вызывают яблочно-молочное брожение в винах с меньшей кислотностью и значительно более высоким значением pH. Здесь же следует отметить и то, что лучшим способом индуцирования яблочно-молочного брожения чистыми культурами молочнокислых бактерий является внесение бактериальной разводки в бродящее или дображивающее сусло.

По наблюдениям [150, 264, 270, 279] сильно стимулирующее влияние на развитие внесенной бактериальной разводки оказывает брожение сусла на мезге. Это характерно как для красных вин, так и для белых вин. Предполагается, что активизирующая роль принадлежит веществам, экстрагирующимся из кожицы винограда.

 

 

 

3. Д. Рабинович [150], исследуя процесс кислотопонижения в пастеризованных красных столовых винах при введении разводки бактерий совместно с дрожжами в количестве 3—5%, установила, что процесс начинался и полностью завершался в течение 7—10 дней. При этом смесь штаммов бактерий рода Leuconostoc вызывала яблочно-молочное брожение, использовав 3,0—

5,0 г/л яблочной кислоты (табл. 50). Действие продуктов обме--на различных родов и видов дрожжей при сбраживании виноградного сусла на активность использования яблочной кислоты в виноматериалах бактериями изучено С. Лафон-Лафуркад [270].

Установлено минимально угнетающее действие среды, сброженной Sacch. ellipsoideus или Sacch. oviformis; большее — в среде, сброженной Sacch. rosei; Sacch' chevalieri, и значительное — в среде, сброженной Saccharomycodes ludwigii, Н. uvarumr 188 Н. anomala.
 

Таблица 50

Индуцирование кислотопонижения в красных столовых винах

Показатели

контроль

после введения чистых куль­тур молочнокислых бактерий

 

Кабер­

не

Матраса

Саперави

Кабер­

не

Матраса

Саперави

pH вина

3,6

3,3

.3,3

3,7

3,6

3,4

Титруемая кислотность,

8,4

8,0

10,8

7,0

6,0

8,1

г/л

 

 

 

 

 

 

Летучая кислотность, г/л

0,32

0,17

0,2

0,41

0,62

0,53

Содержание сахаров, %

0,15

0,08

1,8

0,06

0,02

0,06

Содержание кислот, г/л

 

 

 

 

 

 

винная

1,4

1,3

2,0

0,9

0,6

1,6

яблочная

3,0

3,1

5,0

0

0

0

молочная

1,4

1,4

1,7

3,3

2,8

4,2

 

 

Антагонистические взаимоотношения между дрожжами и молочнокислыми бактериями описаны в литературе [11, 182, 260].

Эти исследования взаимодействия дрожжей и бактерий свидетельствуют о том, что для успешного проведения процесса биологического кислотопонижения спиртовое брожение должно осуществляться чистыми культурами дрожжей, причем определенными видами и штаммами.