загрузка...
Биохимия вина  |  Механизм образования сивушных спиртов
Биохимия вина

Регулирование образования сивушных спиртов при брожении

Многие исследователи считают, что повышенное количество сивушных спиртов вызывает сивушный привкус в вине и особенно в коньяках. Поэтому регулирование образования сивушных спиртов имеет большое значение для получения качественных сухих вин и коньяков.

Известно, что при добавлении аммонийных солей к бродящему суслу наблюдается значительное снижение образования сивушных спиртов. Это свидетельствует о том, что часть сивушных спиртов образуется из аминокислот, т. е. если в среде имеются различные формы азота, легко ассимилируемые дрожжами, -то образуется меньше сивушных спиртов.

Эрлих показал, что если в бродящий раствор сахара добавлять лейцин, изолейцин, фенилаланин и тирозин, то из них возникают изопентанол, пентанол, р-фенилэтанол и тиразол, выход этих спиртов составляет 80—85%. Показано также, что эти спирты не образуются из указанных выше аминокислот при отсутствии сахара. Количество высших спиртов сильно снижается, если к бродящей среде добавить соли аммония.

Объясняется это тем, что дрожжи в присутствии аммонийных солей не используют аминокислоты для азотистого питания, поэтому из них не образуются сивушные спирты. Наоборот, дрожжи в присутствии солей аммония синтезируют недостающие аминокислоты из углеводов и аммония для конструктивного обмена и образования биомассы. В этих условиях синтез сивушных спиртов происходит главным образом из углеводов, поэтому количество их значительно ниже, чем при нормальном спиртовом брожении.

Наши исследования показали, что аммонийные соли изменяют реакцию среды, так как при использовании дрожжами аммиака от аммонийных солей в среде остается кислотный остаток. Поэтому мы рекомендуем вместо аммонийных солей для регулирования образования сивушных спиртов применять мочевину. Однако, винные дрожжи быстро разлагают мочевину на аммиак и углекислоту, которая в продессе брожения выделяется, а аммиак быстро используется дрожжами для построения биомассы.

Образование сивушных спиртов при алкогольном брожении зависит еще и от многих других факторов. Особо важное значение среди них имеют состав среды, и раса дрожжей, концентрация водородных ионов (рН среды), температура и концентрация кислорода при брожении сусла. В нормальных условиях сивушных спиртов образуются от 162 до 366 мг/л (в среднем 250 мг/л). По данным Е. Пейно и Г. Гимберто (1968), в красных бордоских винах содержится в среднем 394 мг/л, в белых винах 309 мг/л; Радлер нашел в немецких винах от 81 до 543 мг/л сивушных спиртов.

Е. Пейно и Г. Гимберто исследовали влияние аэрации на образование сивушных спиртов и установили, что при аэробиозе количество их увеличивается. В анаэробных условиях сивушных спиртов образуется в среднем 214 мг/л, а в аэробных 150 мг/л. Однако, работами А. Г. Канна и И. М. Грачевой, было показано, что количество сивушных спиртов зависит от средней интенсивности аэрации.

Исследованиями К. Иошицава (1966) установлено, что оптимум образования изобутанола и изопентанола лежит при концентрации кислорода 7-10-2 г-моль/мин. Выше этой концентрации количество спиртов уменьшается.

Наши исследования, проведенные совместно с Н. Д. Чичашви-ли и А. В. Кавадзе, также показали, что наибольшее количество высших спиртов образуется при средней интенсивности аэрации и что во всех случаях переключение обмена веществ с брожения на дыхание влечет за собой уменьшение образования сивушных спиртов на единицу биомассы дрожжей.

Было показано, что один и тот же вид дрожжей и даже одна и та же раса образует разное количество сивушных спиртов в зависимости от концентрации растворенного кислорода в бродящей жидкости. Так, дрожжи Sacch. vini в анаэробных условиях образуют больше изобутанола и изопентанола, чем в аэробных; Sacch. oviformis в аэробных условиях синтезируют больше изопентанола и активного пентанола, чем при анаэробиозе, т. е. четкой картины нет, и ни один из исследователей не дает объяснения, почему при проведении брожения в аэробных условиях образуется больше сивушных спиртов, а в анаэробных условиях меньше, и наоборот.

Во-первых, это зависит от состава среды: если сусло содержит значительные количества лейцина, изолейцина, валина, треонина, то образование сивушных спиртов из этих аминокислот протекает по схеме Эрлиха; в этом случае нет необходимости в присутствии кислорода. Если же этих аминокислот мало, то образование высших спиртов в основном происходит из сахара. В этом случае, как показано выше, биосинтез высших спиртов происходит через ацетил-КоА, который образуется в аэробных условиях. На образование ацетил-КоА не требуется больших количеств кислорода. А при избытке кислорода образовавшийся изомасляный альдегид не восстанавливается в изобутанол и процесс протекает в сторону образования ацетоина и диацетила.

Объяснением того, почему при аэрации бродящего сусла количество изобутанола увеличивается, а количество пропанола уменьшается является следующее: синтез изобутанола из сахара протекает через ацетил-КоА, для образования которого требуется кислород, а для синтеза пропанола он не нужен, так как пропа-нол в основном образуется из а-кетомасляной кислоты и при этом ацетил-КоА не требуется.

загрузка...

. Многие исследователи считают, что оптимальной температурой для образования сивушных спиртов является 20—25°С, т. е. температура, совпадающая с -оптимальной температурой размножения дрожжей.

Е. Пейно и Г. Гимберто (1962) исследовали образование спиртов в процессе брожения при температуре от 15 до 35°С и установили, что максимальное образование изобутанола и изопентано-ла происходит при 20—25°С.

И. Я. Веселов, И. М. Грачева и др. показали, что брожение сусла при температуре 8—20° С приводит к накоплению сивушных спиртов и количество их увеличивается примерно в 1,8 раза; при дальнейшем повышении температуры до 30°С содержание их уменьшается в 2,6 раза, в основном за счет изопентанола.

Работами Б. Ренкаина (1967 г.) установлено, что влияние температуры на образование сивушных спиртов зависит от вида и расы дрожжей. Автор исследовал 11 рас винных дрожжей, сбраживающих сусло при температуре от 15 до 25°С. При этих условиях дрожжи образуют 24% изобутанола и активного пентанола, около 39% изопентанола и 17% н-пентанола. При 25°С количество изопентанола и изобутанола продолжает увеличиваться, а количество н-пропанола уменьшается. Брожение, проведенное при 38°С, приводит к образованию значительно больших количеств этанола, пировиноградной и а-кетоглутаровой кислот, чем брожение при 25°С. Это объясняется замедленным дыханием дрожжей, что увеличивает выход спирта.

Известно, что существует зависимость между ростом и размножением дрожжей и количеством образующихся сивушных спиртов. Так, если рост и размножение дрожжей ограничивать различными способами, то высших спиртов образуется гораздо меньше. При медленном брожении высших спиртов образуется больше, чем при интенсивном. При непрерывном брожении размножение дрожжей очень ограниченно, высших спиртов образуется меньше, а качество вина получается лучше, чем при периодическом.

Известно также, что при непрерывном культивировании дрожжей метаболическая активность изменяется в зависимости от их скорости роста и размножения. Количество сахара в среде влияет на скорость размножения дрожжей и, следовательно, на дыхание. При низких дозах сахара дыхание подавляет брожение, а при высоких брожение подавляет дыхание. Это было показано Н. Г. Са-ришвили и др.

Особое значение имеет брожение под давлением С02, который способствует перестройке обмена веществ дрожжей. При этом преимущественно получаются вина высокого качества с низким редокспотенциалом, меньшим содержанием кислот и высших спиртов с сохранением фруктовых тонов в букете и аромате. Этот способ получил широкое применение в ФРГ (Geiss, 1950).

Концентрация водородных ионов также влияет на количество образовавшихся высших спиртов в процессе спиртового брожения. Так, например, по данным Е. Пейно и Г. Гимберто, при рН 2,6 наблюдается минимальное образование сивушных спиртов, а при рН 3—5 количество их увеличивается. При рН>5,0 количество их заметно уменьшается.

Аналогичные результаты были получены и Б. Ренкаином.

  • Реклама