Яблочно-молочное брожение (ЯМБ)

Яблочно-молочное брожение (ЯМБ, малолактика) — процесс разложения яблочной кислоты до молочной кислоты и диоксида углерода: НООС-СНОН-СН2-СООН – НООС-СНОН-СН3 + СO2. Когда яблочно-молочное брожение начинается поздно, или когда оно замедляется или вовсе останавливается, винодел может получить вино более низкого качества, чем он изначально планировал. Мы знаем, что важное влияние на процесс ЯМБ имеет pH-фактор. Низкий pH-фактор препятствует росту молочно-кислых бактерий (МКБ) Oenococcusoeni, которые, как полагают, являются самыми интересными для ЯМБ. Однако, когда pH-фактор слишком высок, очень часто оказывает влияние то, что конкурирующие бактерии (например, Lactobacillus и Pediococcus) активно развиваются в этих условиях и изменяют сенсорные особенности вина. Хотя надежность и эффективность отобранных культур за прошлое десятилетие значительно улучшились, и другие многочисленные факторы оказывают влияние на успех ЯМБ. Увеличение нашего понимания этих факторов поспособствует улучшению нашего мастерства виноделия и конечного стиля вина. Эта статья содержит относительно новые результаты исследований в этой сфере.

I— Известные факторы, влияющие на ЯМБ

IІ— Менее известные факторы, влияющие на ЯМБ

III — Стратегии инициализации ЯМБ

IV – Оценка выполнимости ЯМБ

I- Известные факторы, влияющие на ЯМБ

В большинстве научных исследований по данной теме, факторы, которые, воздействовали на выживание и рост МКБ в вине, попадают в следующие три широких категории.

• Физико-химический состав вина

Фактор рН — один из самых влиятельных на параметры и поведение МКБ. рH-фактор определяет наиболее вероятные разновидности развивающихся МКБ, и влияет на их жизнеспособность и степень роста. От него также зависит уровень деградации яблочной кислоты и метаболическое поведение разновидностей бактерий. Считается, что рH-фактор 3,4 идеален. Низкий pH-фактор (ниже 2.9) препятствует развитию бактерий. Уровни pH-фактора, более низкие, чем 3,4 усложняют запуск ЯМБ, но микробиология вина стабильней, поскольку более низкий pH фактор помогает предотвратить рост большинства микроорганизмов, вызывающих порчу вина, давая развиваться тем ЧК МКБ, которые являются более стойкими и наиболее желаемыми для проведения ЯМБ. Более высокий pH-фактор увеличивает риск роста организмов, таких как Brettanomyces, которые могут замедлить ЯМБ. Если вдруг это происходит, раннее внесение (инокуляция) в сусло чистых стартовых культур МКБ позволяет виноделу остановить или даже предотвратить развитие нежелательных организмов.

Влияние фактора рН на ЯМБ

Уровень SO2 имеет сильный эффект ингибитора ЯМБ, особенно при низком pH.

Содержание алкоголя становится вредно для роста МКБ и надлежащего процесса ЯМБ, как только оно превысит уровень 6%. Выше критического порога 14% vol. терпимость к этанолу большинства бактерий — нулевая, хотя сопротивление алкоголю варьируется между различными штаммами МКБ.

Нехватка питательных веществ, особенно нехватка яблочной кислоты или дефицита в α-амино-азоте (иногда связанная со штаммом дрожжей), замедляет процесс ЯМБ.

Температура — широко известный параметр, влияющий на ЯМБ. МКБ — мезофилы, что подразумевает, что оптимальная температура их роста между 15 ° и 30°C. При низких температурах бактериальный рост и скорость ЯМБ значительно уменьшаются.

Факторы, оказывающие влияние на ЯМБ

• Факторы, связанные с виноделием

Чрезмерное осветление может значительно уменьшить естественное население МКБ и удалить определенные питательные вещества для бактерий, так же как и частицы винограда в сусле, которые стимулируют их рост. Также отмечено, что вина, сделанные с применением термовинификации, являются менее подходящими для ЯМБ.

Другие, менее известные факторы, такие как тип емкости (баррель, резервуар из нержавеющей стали, форма резервуара, и т.д.), концентрация и вид танинов, извлеченных из винограда, возможное довнесение танинов, кислородонасыщение и уровень растворенного кислорода в вине, дополнение питательных веществ, плотность осадка и т.д. также оказывают влияние на создание соответствующих условий развития для МКБ.

• Взаимодействия между МКБ и другими микроорганизмами в вине

Взаимодействия с другими бактериями (чье развитие может быть обусловлено pH-фактором вина) могут препятствовать внедрению ЧК ЯМБ, внесенной в вино. Определенные МКБ способны к производству бактериоцинов (пептиды или белки, ядовитые для МКБ), что уменьшит возможность достижения ЯМБ (Bauer et al., 2003). Дрожжи также могут иметь антагонистический к МКБ эффект, конкурируя за питательные вещества (Nannelli et al., 2004), и производя рост ингибиторов, таких как SO2, средней длины жирные кислоты и пептиды дрожжей (между 5 и 10 KDa) (Nehme, 2008). Эти эффекты зависят от природы и уровня жирных кислот в вине, и могут быть усилены низким pH-фактором. Поскольку исследования специалистами Lallemand, а также и другими командами, показали, что определенные дрожжи могут произвести один или более антибактериальных субстанций, выбор комбинации штамм ЧКД/штамм ЧК ЯМБ играет важную роль в успехе ЯМБ. Наше исследование, проводимое с 1998года, обнаружило, что одни дрожжи были более благоприятными в отношении ЯМБ чем другие, и что это явление связано с питательным составом сусла. Чем больше пищевые потребности дрожжей, тем больше дрожжи исчерпывают питательную среду в процессе алкогольного брожения (АБ), которая усложняет инокуляцию ЯМБ. Таблица 1 сравнивает свойства дрожжей и совместимость МКБ в данных дрожжах/комбинации бактерий во время брожения, когда процесс брожения идет согласно точному и хорошо управляемому плану.

Таблица 1

Недавняя работа по исследованию и разработке чистых культур микроорганизмов привела к значительному усовершенствованию комбинаций дрожжи/бактерии. Продукт Duo-RieslingTM, например, состоит из дрожжей, которые особенно хорошо подходят для высококислотного Рислинга и МКБ, которые очень эффективны в терминах брожения и вклада в сенсорный профиль этого сорта. Несколько лет исследования и испытаний в различных странах с Duo-RieslingTM доказали его работу в одновременном АБ и ЯМБ, которое создает редуктивную окружающую среду, сохраняющую сортовые особенности и тип ароматики белого винограда.

Относительно недавно, в нескольких полевых испытаниях было показано, что дрожжи, произведенные по технологии YSEO®, способствуют развитию ЧК ЯМБ. Вероятно, что дрожжи YSEO®, отличающиеся способностью вести брожение при трудных условиях, менее требовательны в питании и вырабатывают меньше ингибирующих составов, таких как сульфиды. Предварительные результаты также показывают, что преимущество YSEO® дрожжей более важно во время cо-инокуляции, потому что время длительности ЯМБ еще меньше. Рисунок 1 показывает результаты, полученные во время брожения немецких вин Lemberger и Pinot Noir с YSEO® и non-YSEO® дрожжами с ЧК ЯМБ ВЕТАТМ, в последовательном или в одновременном брожении с ЧК ЯМБ.

Рисунок 1

С другой стороны, контакт с дрожжевым осадком имеет стимулирующий эффект на ЯМБ. В процессе автолиза экстрагируются аминокислоты и витамины, и сусло становится более богатым питательными веществами для МКБ. Некоторые полагают, что существует детоксифицирующий эффект, вызываемый полисахаридами дрожжей, которые могут поглотить присутствующие в сусле ингибирующие составы и комплексы.

ІI- Менее известные факторы, влияющие на ЯМБ

В центре многочисленных недавних исследований было влияние других, менее известных факторов, связанных с инициацией ЯМБ.

• Уровень полифенолов в вине

Определенные фенольные составы способны к ингибиции ЯМБ (Ribereau-Gayon et al., 1975; Stead, 1993), другие стимулируют ЯМБ, выполняемое Oenococcusoeni (Vivas et al., 1994, 1995, 1997).

Knoll (2004), в сотрудничестве с The oenology faculty in Bordeaux и с Geisenheim Institute, оценил эффекты трех фенольных кислот (кофеиновой, кумаровой и феруловой) на росте, деятельности и жизнеспособности различных штаммов МКБ в образцовой среде (pH фактор 3.8; этанол 12 % vol) . Кофеиновая кислота, в концентрациях испытания (50 мг/л и 100 мг/л), оказывает положительное влияние на рост МКБ и деградацию яблочной кислоты. В зависимости от используемого штамма, феруловая кислота может иметь негативное воздействие на рост и потребление яблочной кислоты бактериями. Самым большим ингибирующим эффектом обладала p—coumaric(кумариновая) кислота, и ее негативное воздействие увеличивалось с концентрацией. В настоящее время проводится исследование нескольких механизмов ингибирующих или стимулирующих эффектов вышеуказанных кислот на O. Oeni.

Knoll также изучил воздействие на МКБ фенольных составов, извлеченных из Мерло, Каберне Совиньон и Каберне Фран, но не наблюдал статистически существенного различия относительно роста и деятельности МКБ среди сортов.

Другое испытание в образцовой среде (pH фактор 3.5; этанол 13.3 %vol.) указывает, что антоцианы ( 250 мг/л) стимулируют рост трех штаммов МКБ (Таблица 2). Напротив, у танинов была выявлена тенденция задерживать рост бактерий, особенно танинов из семян (добавлены по 1 г/л).

Таблица 2

Рисунок 2 показывает, что танины могут влиять на развитие населения МКБ. Когда был добавлен Танин Z, прирост популяции, по сравнению с контрольным образцом, замедлился, но дополнение специальных неактивных дрожжей (SIY) смягчает эффект ингибирования.

Рисунок 2. Воздействие танинов и дополнения определенных неактивных дрожжей на численность МКБ

• Уплотнение осадка

Под эффектом гидростатического давления, в больших резервуарах, осадок на дне резервуара может уплотнится и препятствовать движению и, следовательно, эффективности обмена питательными веществами между дрожжами и бактериями. Это объясняет, почему процесс инициализации ЯМБ занимает больше времени в больших резервуарах. Этого можно избежать, размешивая осадок в течение нескольких часов перед инокуляцией ЧК ЯМБ.

• Остатки пестицидов

Многочисленные пестициды и их остатки могут вызвать вялое течение или остановку ЯМБ, или даже предотвратить запуск ЯМБ в целом. Во время двух испытаний, выполненных командой B. Schildberger в Federal Institute for Viticulture and Pomology in Klosterneuburg, Австрия, были изучены возможные зависимости между botryticides (распыляемые во время, указанное изготовителем и за 14 дней до сбора урожая) и качеством ЯМБ. В 2006, Grüner Veltliner обрабатывали различными пестицидами, согласно указаниям изготовителей. В одном случае пестицид распылялся согласно рекомендаций изготовителей, в другом случае за 14 дней до сбора урожая. В 2007 испытание было повторено. Результаты этих испытаний указывают, что у остатков, полученных из активных составов определенных пестицидов, есть существенное негативное воздействие на ЯМБ.

III Стратегии инициализации ЯМБ

Чтобы вызвать ЯМБ, винодел должен создать условия, благоприятные для роста МКБ посредством различных методов, включая следующее:

• Добавляют SO2 в соответствующем количестве, основанном на условии качества ягоды, температуры, pH фактора (учитывая необходимость ограничения дозы SO2, когда pH фактор низок).

• Поддерживают соответствующую температуру (от 18 ° до 22°C), предотвращают любое внезапное охлаждение, так же как чрезмерно высокую температуру (26°C или больше), особенно если вино имеет высокий уровень SO2 (общ. SO2> 40 мг/л).

• Регулярно (один раз в неделю) производится агитация (взмучивание) осадка, чтобы гарантировать, что дрожжам и бактериям достаются питательные вещества в необходимом количестве.

• Ждут конца алкогольного брожения (АБ) перед продолжением ферментации, таким образом можно извлечь выгоду из оптимального контакта с составами дрожжевого осадка, что, в зависимости от качества осадка, стимулирует запуск ЯМБ.

• Добавляют питательные вещества: у O. oeni (Henick-Kling, 1988) есть очень точные пищевые потребности в углероде (сахар), азоте (свободные аминокислоты и пептиды), витаминах (никотиновая кислота, тиамин, биотин и пантотеоновая кислота), минеральных ионах (марганец, магний, калий и натрий), и производных пурина (гуанин и аденин, и т.д.). Согласно недавнему исследованию (Rauhut и др., 2004), добавление цистеина и глутатиона после АБ способствует стимулированию роста МКБ. Мы также знаем, что добавление сложных питательных веществ, которые включают аминокислоты, во время АБ, замедляет ассимиляцию азота дрожжами, который мешает им сверхпотреблять аминокислоты, которые жизненно важны и для бактерий. С вышесказанным коррелирует и следующее:

• Замечено, что наличие дуба активизирует ЯМБ. Дубовые резервуары, или используемые при некоторых технологиях дубовые планки, чипсы также создают благоприятную среду для ЯМБ.

• Выбирают приспособленные расы ЧК МКБ, что гарантирует быстрое начало ЯМБ и лучшего контроля над ароматом и составами вкуса (Bauer и Dicks, 2004). Хотя могут быть использованы несколько типов МКБ, O. oeni доказал свою эффективность среди виноделов, становясь их любимым выбором.

ЧК бактерий могут быть внесены в сусло одновременно с дрожжами в начале (cо-инокуляция) или в конце (пост-инокуляция) АБ. Внесение может также быть сделана через несколько дней, даже спустя недели после АБ вина (отсроченная инокуляция). Большинство виноделов проводят ЯМБ после АБ, чтобы предотвратить риск «piqûre lactique» — чрезмерного производства уксусной кислоты. Однако, согласно недавнему исследованию, у метода cо-инокуляции есть три главных преимущества: облегченная акклиматизация бактерий в отсутствии алкоголя, что улучшает поглощение питательных веществ (по сравнению с их внесением после алкогольного брожения), и способствует раскрытию фруктовых нот вина. Ценится также аспект безопасности cо-инокуляции, поскольку такой способ позволяет вину быстро использовать в своих интересах доминирующее действие чистых культур, и, при более легких условиях, гарантирует больший контроль над ЯМБ. Cо-инокуляция также помогает защитить вино от порчи, вызванной Brettanomyces, чье развитие происходит во время фазы задержки между концом брожения и началом ЯМБ.

Норма внесения МКБ также очень важна. Минимальное население 106 клеток/мл считается необходимым, чтобы вызвать ЯМБ. Если порог не достигнут, начало и конец ЯМБ могут быть значительно затянуты.

Во всех случаях невозможно на 100% гарантировать удачное завершение яблочно-молочного брожения. Даже когда используются отобранные культуры, многочисленные факторы, воздействующие на процесс, находятся все еще вне нашего контроля, такие как дефицит питательных веществ, соревнование между микроорганизмами и ингибиторами, присутствующими в вине, и другие. Выбор молочно-кислых бактерий, используемых, чтобы вызвать ЯМБ, должен быть основан на физических и химических особенностях сусла/вина и поспособствовать его ароматической сложности.

Существуют определенные МКБ, особенно хорошо приспособленные к использованию в cо-инокуляции. Комплект Duo-RieslingTM — первенец линии дуэтов дрожжи/бактерии, разработанный Lallemand согласно сортовому и винному стилю, и хорошо приспособлен в плане эффективности брожения и формирования ароматики вина.

Лаборатории компании также разработали алгоритм (см. Таблицу 3) для того, чтобы оценить выполнимость ЯМБ, согласно особенностям вина и процесса его производства. Этот подход облегчает выбор штамма МКБ, лучше всего подходящее для конкретного вина в выбранных условиях производства.

Таблица 3