Винные дрожжи

Общая характеристика винных дрожжей

В образовании вина главную роль играют винные дрожжи, благодаря которым происходит спиртовое брожение углеводов.

Они представляют собой одноклеточные микроорганизмы, относящиеся к классу аскомицетов (сумчатых грибов). Дрожжи размножаются почкованием.

Дрожжевые клетки бывают яйцеобразной, эллипсоидной, овальной, булавоподобной формы, их длина составляет 5...12 мкм, ширина - 3...8 мкм.

Дрожжевая клетка состоит из оболочки, цитоплазматической мембраны, прилегающей к ней, цитоплазмы, рибосом и ядра (рис.).

 Разрез дрожжевой клетки

1- аппарат Гольджи; 2 - рубец отпочкованой клетки; 3 - эндоплазматическая сетка; 4 - гранулы валютина; 5 - вакуоль; 6 - рибосомы; 7 - жировые капли; 8 - цитоплазматическая мембрана; 9 - маленькое ядро; 10 - митохондрия; 11 - клеточная оболочка; 12 - цитоплазма; 13 - ядро.

Оболочка винных дрожжей состоит из полисахаридов, белков, липидов и фосфатов. Оболочка пронизана порами, сквозь которые проходят к клетке питательные вещества, а также выводятся продукты распада.

Цитоплазматическая мембрана отделяет оболочку от цитоплазмы. Цитоплазматическая мембрана определяет осмотическое давление в клетке и обеспечивает выборочное передвижение питательных веществ из среды в клетку и вывод метаболитов из клетки. Состоит она из липидов и белка.

Перемещение веществ через цитоплазматическую мембрану проходит вследствие молекулярной диффузии и в результате активного движения, в котором принимают участие специфические ферменты.

Цитоплазма винных дрожжей состоит из воды, содержащей в растворимом состоянии углеводы, аминокислоты, минеральные соли и ферменты. Она имеет гетерогенную структуру и вяжущую консистенцию благодаря наличию белковых веществ. Цитоплазма молодых клеток гомогенная, а с возрастом появляются вакуоли, эндоплазматическая сетка, сосредоточение рибосом, жировые капельки, митохондрии.

Митохондрии – это дыхательный аппарат клетки, где сконцентрированы окислительные ферменты системы. Митохондрии имеют форму зернышек, палочек или нитей. Их химический состав представлен, в основном, белками и небольшим процентом липидов, полифосфатами, РНК и ДНК.

Питательные вещества, проникающие в клетку, адсорбируются и аккумулируются митохондриями и вследствие действия соответствующих ферментов подлежат быстрым превращениям. В митохондриях полностью осуществляется цикл трикарбоновых кислот и окислительное фосфорилирование, реакция активирования аминокислот в процессе биосинтеза белка, липидов и других соединений.

Рибосомы – это внутриклеточные частички, состоящие из РНК и белков и принимающие участие в биосинтезе белка.

Ядро является носителем потомственных свойств организма. В его состав входят молекулы ДНК и РНК, способствующие передаче наследственной информации, сохранению свойств микроорганизмов. При размножении клетки ядро разделяется на две части.

Обязательным органоидом дрожжевой клетки являются Вакуоли. Они представляют собой пустоты, наполненные клеточным соком, в состав которого входят белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, ферменты, соли. Вакуоли являются своеобразным пищевым запасом клетки, используемым при голодании.

По внешнему виду клеток можно определять физиологическое состояние дрожжей. В дрожжевой разводке одновременно могут присутствовать молодые, зрелые, старые, почкующиеся клетки и мертвые. Наибольшую бродильную энергию имеют созревшие клетки.

В производстве вина встречаются, в основном, дрожжи рода Saccharomyces, пленочные и некоторые «дикие» дрожжи. К ним предъявляют ряд требований, среди которых, спиртоустойчивость (до 16,0 % об.) и спиртообразующая способность, высокая бродильная энергия, сульфито - и холодоустойчивость.

В своем развитии винные дрожжи проходят четыре основные фазы.

Лаг-фаза начинается с момента внесения разводки чистой культуры винных дрожжей в сусло – питательная среда. В этой фазе происходит процесс приспособления клеток к субстрату и не происходит их размножение, при этом размер клеток увеличивается.

Следующая фаза винных дрожжей – Логарифмическая – характеризуется увеличением популяции клеток и приростом биомассы, максимальной скоростью размножения дрожжей. В этой фазе повышается стойкость клеток к отрицательным внешним условиям и начинается спиртовое брожение.

Следующая стадия – Стационарная, при которой прекращается рост клеток дрожжей, а процесс спиртового брожения проходит интенсивно.

И последняя фаза развития винных дрожжей – фаза Затухания роста. Биомасса дрожжей снижается за счет интенсивного автолиза и использования дрожжами резервных веществ.

Виды винных дрожжей

Дрожжи, как возбудители спиртового брожения в виноделии, являются одноклеточными микроорганизмами. Их метаболизм основан на преобразовании одних веществ (сахаров) в другие (спирты, диоксид углерода, высшие спирты, сложные эфиры, альдегиды, диацетил и др.). Диаметр клеток дрожжей достигает 1...8 мкм, длина 2...12 мкм. Культуры дрожжей, которые выделили из винограда, и которые успешно. Сбраживают виноградное сусло, называют „винными дрожжами”.

Наиболее распространенными родами и видами винных дрожжей, которые играют главную роль в виноделии, являются Saccharomyces vini. Они активно размножаются и имеют высокую бродильную активность, а также быстро приспосабливаются к среде и определяют на конечном этапе состав вина. Количество спирта, который образуется при сбраживании 20 % мас. сахаров, составляет 11,6-12 %.

Дрожжи вида Saccharomyces oviformis практически полностью сбраживают сахара, которые содержатся в сусле и могут накапливать почти 18 % спирта. Разновидностью этого вида являются все хересные дрожжи и некоторые дрожжи шампанского производства, они образуют на поверхности вина пленку.

Широко распространены в виноделии такие виды винных дрожжей как Brettanomyces. Оптимальная температура их культивирования варьирует в пределах 31...32 оС. При сбраживании виноградного сусла они накапливают 11...12 % об. этилового спирта. Кроме того, вино обогащается летучими и не летучими кислотами. Благоприятной средой для размножения Brettanomyces в шампанском производстве является тиражный виноматериал.

Потомство одной клетки определенной расы, которая была отобрана путем селекции с учетом требований изготовления разных типов вин, представляет собой чистую культуру дрожжей.

Все расы винных дрожжей различаются между собой по активности сбраживания, скорости размножения, термо - и холодоустойчивости, кислотоустойчивости, сульфитоустойчивости, по способности к пенообразованию, скорости осветления виноматериалов после брожения, по способности к спиртообразованию, накоплению вторичных и побочных продуктов брожения, которые принимают участие в формировании аромата молодых вин.

В соответствии с требованиями биотехнологии и условиями изготовления виноматериалов, надо использовать такие расы дрожжей, которые имеют определенную особенность для данного типа вина. Так, для изготовления белых столовых и шампанских виноматериалов рекомендуют местные чистые культуры дрожжей, которые выделены в данном районе виноделия.

Особенного внимания заслуживает раса Феодосия I-19, которая активно сбраживает виноградное сусло до 24 % по сахаристости, имеет широкий температурный диапазон жизнедеятельности клеток. Эта культура сульфитостойкая, то есть сбраживает сусло с содержанием диоксида серы 200-250 мг/дм3.

С целью интенсификации брожения сусла необходимо, чтобы количество клеток чистой культуры дрожжей, которые вносятся, превышало количество клеток диких дрожжей, которые присутствуют в сусле.

На практике виноградное сусло подается на брожение нестерильным, после удовлетворительного отстаивания. При этом в каждом миллилитре сусла содержатся десятки тысяч клеток дрожжей вида Saccharomyces vini.

Биотехнология чистой культуры дрожжей характеризируется тем, что при внесении ее в нестерильное виноградное сусло, она противодействует диким дрожжам, которые размножаются быстрее, приспосабливаются к среде и успешно выжывают чистую культуру, которая была внесена.

Таким образом, применение данной формы брожения сусла в условиях практического виноделия не дает соответствующего эффекта, поэтому в большинстве винодельческих стран мира чистые культуры дрожжей, как правило, в первичном виноделии не нашли применения, так как в винодельческих районах жизнеспособные расы винных дрожжей были выделены естественным путем.

Внесение специальной чистой культуры дрожжей в нестерильное сусло обязательно только в случаях поступления на производство сусла с высокой титрируемой кислотностью, сахаристостью или пересульфитированное.

При низкой или высокой температуре брожения следует использовать холодоустойчивые или термостойкие расы винных дрожжей, поэтому на каждом заводе первичного виноделия к началу сезона переработки должен быть набор рас дрожжей.

Биотехнологические процессы при производстве столовых виноматериалов успешно проходят на препаратах активных сухих дрожжей. Это значительно снижает стоимость приготовления разводки в больших количествах, дает более глубокое выбраживание сахаров и повышает качество виноматериалов.