В процессе производства столовых полусухих и полусладких вин (столовых вин с остаточным сахаром) необходимо решить две технологические задачи – остановить брожение сусла на требуемом уровне содержания сахара и придать виноматериалу гарантированную стабильность против забраживания на всех последующих стадиях приготовления вина.
Важная роль при этом принадлежит дрожжам и другим микроорганизмам.
Роль ингибиторов бродильной активности дрожжей играет этиловый спирт, который уменьшает и затем останавливает ассимиляцию азотистых веществ. Спирт подавляет рост дрожжей и снижает интенсивность брожения уже в небольших дозах, начиная с забраживания. Повышение температуры усиливает ингибирующее действие спирта. Объемная доля этилового спирта, образуемого дрожжами при брожении, может достигать 19% об.
Концентрация сахара, превышающая 20% также обладает ингибирующим действием на дрожжи и способствует преждевременной остановке брожения.
Ингибирование сахаром объясняется явлением осмоса – для нормального функционирования клетки дрожжей должны находиться в растворе с осмотическим давлением меньшим, чем давление содержимого вакуолей, в противном случае клетка будет в той или иной степени плазмолизована.
Показатель стабильности к забраживанию вин, содержащих сахар (показатель Делле), является функцией сахаристости и спиртуозности и суммирует их ингибирующее действие. Если показатель имеет значение менее 80, вино является биологически нестойким, оно сохраняет способность к забраживанию.
Определяющим фактором регулирования роста и активности дрожжей, ответственных за брожение, является термическое воздействие. Высокие температуры, по сравнению с холодом, вызывают у дрожжевых клеток более глубокий тепловой повреждающий эффект.
Термоустойчивость дрожжевых микроорганизмов зависит от уровня их метаболической активности и от состава среды и находится на уровне 73-75oС, при достижении которого клетки отмирают. В присутствии этилового спирта термоустойчивость клеток дрожжей заметно снижается и температура пастеризации бродящего виноградного сусла Тoвыражается уравнением
To=75-1,5C
где
75 – температура пастеризации исходного сусла, oС;
1,5 – эмпирический коэффициент;
С – объемная доля этилового спирта, %.
Тепловая обработка бродящего сусла неизбежно приводит к взаимодействию аминокислот с углеводами с участием в нем аминов, полипептидов, а также соединений, имеющих карбонильные группы или способных их образовывать – альдегидов, органических кислот, полифенолов. Результатом такого взаимодействия является потемнение реакционной среды с накоплением альдегидов, образования диоксида углерода, аммиака, появление различных ароматов, которые в большинстве случаев придают нежелательные оттенки столовому вину.
Дрожжи чрезвычайно устойчивы к холоду и сохраняют жизнеспособность даже при температуре минус 200oС. Некоторые их виды могут медленно размножаться и сбраживать сусло при 0oС, однако их бродильная способность подавляется при температуре -2oС -3oС.
Рост дрожжей и накопление ими биомассы, необходимой для инициирования забраживания, зависит от состава сусла и концентрации отдельных их компонентов.
Наиболее ценным азотистым питанием для дрожжей служит аммиачный азот, который содержится в сусле в количестве 25-100 мг/дм3. Дрожжи способны потребляя аммиачный азот, образовывать сложные соединения – аминокислоты, затем полипептиды, протеины. Весь аммиачный азот поглощается дрожжами за 48 часов во время размножения. Обеднение сусла азотистыми веществами (до 50 мг/дм3 и менее) например, в результате использования метода биологической стерилизации стабилизирует вино к забраживанию даже при наличии остаточного сахара. Стойкость вин с остаточным сахаром против забраживания может быть достигнута путем их фильтрации через слой ионнообменной смолы-катионита. При этом из вина удаляются катионы металлов и значительное количество катионов аммония и аминокислот, необходимых для развития и жизнедеятельности дрожжей. На место этих катионов реакционно-способные группы смолы, находящиеся в водородной форме, посылают в среду ионы водорода, образуя свободные винную и яблочную кислоты.
В то же время остаточные сахара служат прекрасным субстратом для развития молочнокислых бактерий, которые образуют в вине молочную и уксусную кислоты. Кроме того, используя фруктозу, эти бактерии продуцируют шестиатомный спирт – маннит, который в сочетании с уксусной кислотой и сахаром придает вину неприятный кисло-сладкий вкус.
Малоокисленные полусухие и полусладкие вина получают в результате использования термотолерантных штаммов винных дрожжей. Эти дрожжи обладают высокой биохимической активностью и синтезирующей способностью, обуславливают получение виноматериалов с пониженным содержанием высших спиртов, придающих винам сивушный тон, диацетила и ацетоина и повышенным – редуктонов.
При атмосферном давлении диоксид углерода почти не оказывает ингибирующего влияния на рост дрожжей и брожение. При избыточном давлении СО2 тормозит или даже подавляет размножение дрожжей.
Дрожжи чувствительны к действию различных антисептиков, из которых в виноделии наибольшее распространение получил диоксид серы. В сусле и вине он может находиться в виде недиссоциированной кислоты Н2SО3 и ее ионной формы НSО3 и SО2 , а также в соединении с альдегидами, сахарами, красящими веществами, кетокислотами и др. Только свободные формы сернистой кислоты Н2SО3, НSО3 и SО2 являются биологически активными и обладают антисептическим действием.
Дрожжи, находящиеся в стадии размножения и брожения, обладают наибольшей устойчивостью к SО2. Поэтому, чтобы остановить брожение путем добавления диоксида серы необходима доза 1000 мг/дм3 SО2 и более. В то же время предотвратить забраживание сусла можно внесением 200-300 мг/дм3 SО2, однако с течением времени такое высокосульфитированное сусло полностью выбраживает. Следует заметить, что высокая концентрация SО2 в исходном сусле нежелательна, так как она служит причиной образования ацетальдегида и появления тона окисленности.
Доза SО2 зависит также от температуры, рН среды и расы дрожжей, поэтому целесообразно его использовать в совокупности с другими консервантами, например, сорбиновой кислотой, однако в разрешенной дозе, не оказывающей отрицательного влияния на вкус вина (200 мг/дм3). Сорбиновая кислота не действует на молочнокислые бактерии. Развитие этих бактерий вызывает нежелательный гераниевый тон.
5-нитрофурилакриловая кислота (5-НФА) подавляет рост и размножение микроорганизмов вследствие необратимого окисления ферментов в результате взаимодействия группы NО2 с энзиматическими системами микробов.
Большинство химических консервантов – 5-НФА, феноксиуксусная кислота, эфиры тиосульфокислот, аллилгорчичное масло (аллилизотиоцианат) и другие в чистом виде применяются редко, так как в дозах, необходимых для достижения надежного консервирующего эффекта они ухудшают качество вина. Лучшие результаты достигаются при применении пониженных дозировок этих консервантов в сочетании с диоксидом серы и другими веществами.
Бактерицидным действием на микробы обладают также диэтиловый эфир пироугольной кислоты, серебро, озон, лучистая энергия, магнитное поле. Практическое применение этих факторов ограничено.