Биохимические основы технологии шампанского (Авакянц) 1980 год

Биохимия процесса бутылочной шампанизации.

Биохимические процессы при резервуарной шампанизации.

Шампанское.

Состав Советского шампанского.

Зависимость между составом и качеством шампанского

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      Формирование шампанского включает комплекс сложных биохимических и физико-химических процессов, на направленность которых оказывают влияние : ферментативный и химический состав шампанизируемых виноматериалов, биохимические признаки используемых для шампанизации дрожжей, особенности вторичного брожения .выдержки шампанизируемого вина. Значение виноматериалов сводится прежде всего к тому, что многие компоненты, переходя в шампанское, участвуют в сложении его вкуса и букета. Наряду с этим интенсивность и направленность большинства биохимических процессор формирования шампанского зависит от активности ферментов, содержания отдельно химических веществ, величины ОВ-потенциала в виноматериале. Такие вещества, как соли тяжелых металлов, сернистый ангидрид, фенольные соединения и др. присутствующие в купаже, могут ингибировать или активировать Ферменты как при брожении. так и при выдержке. Кроме того, можно полагать.

      что некоторые соединения при вторичном брожении вызывают индукцию синтеза ряда Ферментов в дрожжевых клетках, другие компоненты, напротив выступают в роли репрессоров синтеза внутриклеточных ферментов т. е. углеводы, органические кислоты, азотистые вещества й другие компоненты виноматериалов участвуют в регуляции биосинтеза ферментов и клетках дрожжей и вместе с тем в регуляции действия ферментов дрожжей и вина.

      I Активность внутриклеточных ферментов дрожжей определяет характер биохимической трансформаций" составных веществ виноматериалов при шампанизации. ’От индуцированных ферментов" дрожжевых клеток зависит синтез высших спиртов. альдегидов, сложных эфиров и других компонентов. определяющий вкус и букет шампанского. Химический состав дрожжей также следует принимать во внимание. так как многие компоненты, переходя из клеток в вино при автолизе, изменяют состав шампанского. Физиологические и биохимические признаки дрожжей, например бродильная способность, холодостойкость, структура осадка и др., сказываются и на процессе шампанизации.

      Особенности шампанизации вина в бутылках и резервуарах, условия контакта шампанизируемого вина с дрожжами, температурные режимы, продолжительность отдельных стадий, избыточное давление углекислого газа и т. д. существенно отражаются и на метаболизме дрожжей, и на биохимических реакциях в шампанизируемом виноматериале. Как отмечалось выше, одной из основных особенностей процесса шампанизации является не только вторичное брожение, но и выдержка шампанизируемого вина с дрожжами. Отсутствие выдержки при резервуарном способе приводит к тому, что в шампанизируемом вине не протекают ферментативные реакции с участием автолизующихся дрожжевых клеток и другие процессы, формирующие специфические особенности шампанского.

      Рассмотрим подробнее роль отдельных факторов и основные закономерности процессов формирования шампанского.

      Состав виноматериалов и шампанского отличается большим многообразием. Как показывают результаты исследований, шампанские виноматериалы различаются по активности отдельных ферментов, составу различных форм азотистых, фосфорных соединений, органических кислот, спиртов, альдегидов, эфиров и других компонентов. Многие из этих веществ переходят в шампанское в неизменном виде и являются как бы основой формирования его вкуса и букета. Другие трансформируются в процессе вторичного брожения и выдержки. Купаж служит той средой, в которой протекает жизнедеятельность дрожжевых клеток и возникают многообразные биохимические превращения. Вот почему в за-висимости от состава купажа изменяются микробиологические и биохимические процессы при шампанизации. Вопрос об определении оптимального состава шампанского купажа очень сложен [35, 52, 114, 115, 119 и др.]. Однако ясно, что в купаже необходимо ограничивать содержание ацетальдегида, этилацетата, изо-амилового спирта, фенольных веществ, ухудшающих качество шампанского.

      Предложенные для объективной оценки качества шампанского суммарные критерии CKl и ск, применимы к оценке купажа. Составление купажей с минимальными величинами Ск позволит получать шампанское повышенного качества.

      По-видимому, следует установить также требования относительно величины ОВ-потенциала и восстановительной способности шампанских виноматериалов. Состав образующихся при шампанизации продуктов зависит от активности соответствующих ферментов, катализирующих отдельные этапы спиртового брожения, обмен белков, жиров и другие биологические процессы дрожжевой клетки. При шампанизации вино-материалов различными штаммами дрожжей получают -ся шампанские вина с неодинаковым содержанием высших спиртов, эфиров, жирных кислот, альдегидов. ?аз личными физико-химическими показателями и органолептическими свойствами. Поэтому учет генетических особенностей дрожжевых клеток и научно обоснованные методы селекции дрожжей позволят получать шампанское с высококачественным вкусом и букетом, хорошими игристыми и пенистыми свойствами [14, 144]. Вещества, содержащиеся в дрожжевых клетках, принимают непосредственное участие в биохимических процессах при шампанизации. Кроме того, некоторые компоненты дрожжевых клеток переходят в шампанское при фотолизе и изменяют его состав. На основании исследований биохимии процесса автолиза дрожжей в вине нами предложен механизм этого процесса, в основу которого положены представления о роли внутриклеточных изменений, возникающих при выдержке и термической обработке вина с дрожжами, и значении условий существования дрожжевых клеток в вине. Показано, что имеются существенные различия в характере биохимических превращений при автолизе дрожжей методами длительной выдержки при 15 — 20° С, обработки холодом и тепловой обработки. Эти различия, сказываются на интенсивности перехода отдельных компонентов дрожжей в вино и их превращениях, в результате чего складываются вкс и букет шампанского. Приведенные сведения позволяют констатировать большое значение состава шампанских виноматериалов и биохимических особенностей дрожжей. Но лишь в. результате жизнедеятельности дрожжей при вторичном брожении и связанной с этим трансформацией компонентов виноматериалов формируются основные свойства шампанского.

      Процесс шампанизации вина отличается сложными биохимическими и физико-химическими превращениями различных компонентов, причем при бутылочной и резервуарной шампанизации эти превращения протекают по-разному.

      При бутылочной шампанизации в первый период (0 — 7 дней) дрожжевые клетки интенсивно размножаются, адсорбируя ферменты, потребляя азотистые вещества, ассимилируя кислород, продуцируя углекислый газ, альдегиды, высшие спирты и другие продукты брожения. В течение следующего периода (7 — 30 дней) заканчивается вторичное брожение. Потребив весь сахар и накопив значительные количества углекислого газа, дрожжевые клетки начинают угнетаться и выделять в вино ферменты, азотистые вещества, фосфорные соединения, окислительно-восстановительные системы с низким ОВ-потенциалом. В процессе вторичного брожения, как это следует из теории Агабальянца, образуются химически и физико-химически связанные формы углекислого газа, которые определяют качественные отличия шампанских вин от искусственно газированных.

      В третий период, продолжающийся до конца 1-го года выдержки, протекают интенсивные биохимические превращения. После окончания вторичного брожения концентрация угнетенных дрожжевых клеток увеличивается. Согласно предлагаемому нами механизму процесса автолиза дрожжей при длительной выдержке в клетках дрожжей изменяется клеточный метаболизм, активируются протеолитические ферменты (см. табл. 45). Протеазы вызывают распад белков и важных ферментов клетки, вследствие чего нарушаются координированная связь и регуляция ферментов в дрожжевых клетках и дрожжи начинают авторизоваться. Активирующиеся при автолизе гидролитические ферменты ускоряют распад внутриклеточных макромолекул и переход в вино отдельных компонентов дрожжей: азотистых веществ, главным образом аминокислот, фосфорных соединений, жирных кислот, альдегидов, терпенов, сложных эфиров этилового, изобутилового, изоамилового спиртов. В процессе длительной выдержки в органолептически активные вещества превращаются аминокислоты и другие компоненты вина. Выделяемые дрожжами Ферменты — протеазы. эстеразы, дегидрогеназы — интенсифицируют реакции, обусловливающие формирование качественных особенностей шампанского

      Начинающийся после годичной выдержки четвертый lft-л период (2 — 3 года) характеризуется медленно идущими биохимическими превращениями. Относительно низкая величина pH и некоторые компоненты вина вызывают замедление процесса автолиза дрожжей. Вследствие этого дрожжевые клетки после 2 — 3 лет послетиражной выдержки теряют около /3 составных веществ, сильно уменьшаются в размере, но полностью не разлагаются, а как бы «муминизируются». Этому способствует невысокая температура выдержки (10 — 15°С), при которой внутриклеточные процессы в дрожжевой клетке прекращаются постепенно и некоторые из ее функций сохраняются в течение длительного времени. В клетках дрожжей, выдержанных 2 — 3 года, инактивируются многие оксидоредуктазы, но сохраняют высокую активность гидролитические ферменты. В шампанизируемом вине активны дегидрогеназы, р-фруктофуранозидаза, протеазы (см. табл. 53), которые способствуют протеканию биохимических процессов формирования шампанского.

      Вследствие усиливающегося в дрожжевых клетках разрушения субклеточных структур, распада составляющих основу цитоплазмы комплексов белков с липидами, углеводами и неорганическими солями клетки дрожжей пропитываются липидными гранулами, часть из которых переходит в вино. По-видимому, выделяемые дрожжевыми клетками липиды, жирные кислоты, высококипящие

      сложные эфиры. терпеноиды совместно с вновь образовавшимися и содержащимися в шампанском соединениями обусловливают появление специфических «подсолнечных» тонов выдержанного шампанского. Накопление важных в органолептическом отношении соединений и протекание биохимических превращений при низком ОВ-потенциале способствуют формированию гармоничного и тонкого букета и вкус бутылочного шампанского.

      Технология резервуарной шампанизации имеет существенное отличие от шампанизации вин в бутылках. В процессе шампанизации в потоке происходит сбраживание сахара в условиях постоянного углекислого газа и насыщения вина СОг.

      К концу процесса шампанизации начинающийся автолиз дрожжевых клеток вызывает некоторое увеличение активности протеаз, БФФ, эстераз (см. табл. 59). Автолитические процессы интенсифицируются в установленных в конце потока резервуарах с насадками. Задерживающиеся в зоне насадок дрожжевые клетки при длительной эксплуатации установки отмирают и обогащают шампанское продуктами автолиза. Протекающие при низком ОВ-потенциале биохимические процессы обусловливают формирование шампанского высокого качества.

      Обращает на себя внимание тот факт, что при непрерывной шампанизации происходит в основном вторичное брожение и почти отсутствуют наиболее важные с биохимической точки зрения 3-й и 4-й периоды, характерные для бутылочной шампанизации. Для воспроизведения условий, существующих при длительной выдержке бутылочного шампанского на дрожжах, предложено сброженное насухо шампанизируемое- в потоке вино с дрожжами направлять в резервуар с автодилер. в котором задержанные дрожжевые клетки авторизуется и обогащают шампанское важными компонентами цитоплазмы клетки. Ускорение биохимических реакций после, вторичного брожения происходит при обработке шампанизированного вина с дрожжами при — 5° С в течение 1 — 2 сут и нагревании при 30 — 40° С в течение 2 сут. В этом случае при обработке холодом обеспечивается переход ферментов из дрожжевых клеток в шампанское, а при последующем нагревании и выдержке создаются оптимальные условия для их

      действия. Указанные приемы позволяют за сравнительно непродолжительный период воспроизвести процессы, имеющие место при длительной послетиражной выдержке, и повысить качество резервуарного шампанского.

      Анализ основных закономерностей биохимических процессор производства шампанского позволяет определить следующие биохимические пути совершенствования технологии и повышения качества шампанского: регулирование процессов при получении и обработке шампанских виноматериалов; направленное изменение физиолого биохимических особенностей дрожжевых клеток, отбор штаммов с ценными для производства биохимическими признаками; регулирование биохимических процессов при шампанизации.

      Регулирование процессов при получении виноматериалов имеет широкие возможности. Многолетний опыт виноделия Франции убедительно показывает, что раздавливать виноград лучше всего целыми гроздями в прессах. Полный технологический цикл этой операции продолжается около 6 ч. В этот достаточно продолжительный период происходит не только отделение сусла, но и мацерация клеточных структур виноградной ягоды. Наличие в винограде активной протеиназы (см. табл. 18, 20), эндо полиметилгалактуроназы, Сж-ферментов [42] обусловливает гидролиз внутриклеточных структур ягоды, в результате чего улучшаются условия перехода компонентов экстракта и эфирных масел винограда в сок. Часть эфирных масел винограда находится в клетках в виде гликозидов и при действии гидролитических ферментов переходит в свободное состояние и диффундирует в виноградный сок. В связи с этим весьма актуальна разработка аппаратов, обеспечивающих прессование винограда целыми гроздями и моделирующих условия переработки по «шампанскому» способу. Благодаря переработки винограда сусло обогащается эфирными маслами, которые придают ему характерный, ярко выраженный сортовой аромат.

      На основании данных исследования ферментативных превращений при отстаивании сусла можно сделать обоснованный вывод о необходимости проведения этой операции с точки зрения не только осветления сусла, но и его «ферментации». Процесс отстаивания сусла должен обеспечивать гидролиз белковых веществ протеиназой винограда и, следовательно, накопление. аминокислот. При отстаивании протекают также другие ферментативные реакции: гидролиз пектиновых веществ под действием комплекса пектолитических ферментов винограда, распад связанных форм эфирных масел и других гликозидов, катализируемый гликозидами. Кроме того, можно предположить, что при отстаивании окисляются кислорода неустойчивые компоненты и особенно полифенолы сусла. Попытки проводить отстаивание и брожение в атмосфере углекислоты привели к получению вин, которые интенсивно темнели при малейшем доступе воздуха f 139, 172, 190).

      В связи с тем что при отстаивании сусла происходит не только его осветление, но и протекают биохимические процессы, способы проведения этой технологической операции должны создавать условия для физических и биохимических превращений в сусле. Представляется целесообразным разделить выполнение этой операции на 2 этапа: 1-й — механическое осветление сусла, например центрифугированием; 2-й — «ферментирование» сусла путем выдержки в потоке. Благодаря этому появляется возможность выполнять операцию в потоке и, следовательно, механизировать технологический процесс, осуществить автоматическое регулирование, создать оптимальные условия для получения высококачественного сусла.

      Регулируя условия брожения, можно повысить степень размножения дрожжей, что приведет к усилению адсорбции ферментов, ассимиляции азотистых веществ, увеличению накопления высших спиртов и других продуктов метаболизма дрожжевых клеток. Изменяя температуру брожения, можно влиять на состав образующихся при брожении веществ. В процессе брожения, по-видимому, не следует исключать действия спонтанной микрофлоры, особенно в районах качественного виноделия, где в результате многолетней селекции сформировались микроорганизмы, обеспечивающие получение вин высокого качества, тем более что ряд «диких» дрожжей синтезирует незначительные количества высших спиртов и повышенные количества эфиров.

      ...

      Одним из способов повышения качества шампанских виноматериалов является выдержка их после брожения на дрожжах. Дрожжевые клетки являются источником большого числа компонентов, формирующих высококачественный вкус и букет виноматериалов и шампанского. Вместе с тем на заводах первичного виноделия после окончания брожения проводится открытая переливка с отделением дрожжевого осадка. Целесообразно возвратиться к рекомендациям Фролова-Багреева выдерживать виноматериалы на дрожжах для получения  виноматериалов, тем более что в настоящее время большинство винодельческих заводов, вырабатывающих шампанские виноматериалы, располагают соответствующими техническими возможностями. Выдержку виноматериалов на дрожжах следует проводить при 10 — 15° С в течение 1 — 2 мес в герметически закрытых резервуарах, создавая условия для постоянного контакта вина с дрожжами и поддержания дрожжевых клеток во взмученном состоянии. По полученным данным, "при продолжительном контакте вина с дрожжами протекают важные ферментативные реакции, благодаря которым повышается восстановительная способность шампанских виноматериалов. Вследствие этого при поЦ следующей транспортировке их на заводы шампанских вин в меньшей степени оудет сказываться отрицательное действие кислорода воздуха.

      Необходимо обратить также внимание на режим переливок шампанских виноматериалов, так как при открытой переливке теряется значительная часть сложных эфиров в результате испарения. В связи с этим следует переливки шампанских виноматериалов проводить в режиме, обеспечивающем абсорбцию вином кислорода воздуха в оптимальном количестве при одновременном исключении развитой поверхности испарения.