Активаторы и ингибиторы спиртового брожения

Факторы роста

В практике виноделия иногда нужно стимулировать брожение или наоборот, остановить его и создать условия, при которых забраживание было бы невозможным.

Известно, что брожение при низких температурах разрешает получить вина более высокого качества и более ароматичные, но брожение длится на несколько суток дольше, по сравнению с брожением при высшей температуре и является экономически неэффективным.

Достаточно важным является и приостановка брожения. Большие потери и осложнения возникают в случаях, когда появляются дрожжевые или микробиальные помутнения. Это особенно актуально при производстве и хранении малоспиртуозных и полусладких вин.

Активаторы брожения. Они еще называются «факторами роста» – это такие вещества, без которых невозможен синтез цитоплазмы, хотя они и не принимают участие в ее построении. Также к составу факторов роста относятся вещества, не являющиеся необходимыми для дрожжей, но при добавлении которых, ускоряется размножение дрожжей и брожение сусла.

Исследование факторов роста начались в начале XX ст. В состав этих веществ входят некоторые витамины и аминокислоты, некоторые другие вещества, а так же благоприятные условия для размножения и жизнедеятельности дрожжей.

Можно выделить несколько факторов, активизирующих спиртовое брожение:

1.  Из витаминов – биотин, пантотеновая кислота (витамин Вх), тиамин (витамин В1), пиридоксин (витамин В6), мезоинозит в виде фитина – его кальций-магниевой соли и др.

Витаминов в винограде немного, но они являются биокатализаторами ферментов, способствующих усвоению других питательных веществ.

2.  Из аминокислот – аргин, аланин, гистидин, фенилаланин, глютаминовая кислота.

Наибольшим эффектом ускорения брожения являются наиболее усвояемые минеральные формы азота (соли аммония, мочевины) и различные фосфорные соединения.

3.  Активаторами брожения являются пировиноградная кислота, уксусный альдегид, препараты экстрактов дрожжей, взвешенные частички сусла.

4.  Естественная аэрация сусла перед брожением так же способствует ускорению их размножения и развития.

5.  Лучшей температурой для дрожжей является + 18…+25 оС.

На ряд ферментных реакций синтеза азотистых веществ, реакций декарбоксилирования и синтеза пантотеновой кислоты благоприятно сказывается биотин, не менее значим и пиродоксин. При отсутствии в сусле пиридоксина снижается скорость размножения дрожжей, снижается образование глицерина и янтарной кислоты. Тиамин влияет больше на скорость брожения, чем на размножение дрожжей. При отсутствии пантотеновой кислоты возрастает содержание вторичных продуктов брожения – 2,3-бутиленгликоля и уксусной кислоты.

В последнее время на отечественном рынке появился целый ряд препаратов, разрешающих ускорить брожение и накопление биомассы дрожжей. В основном, это препараты экстрактов дрожжей, полученные разными способами. Продуцентами являются такие грибы как Aspergillius, Botrytis, Penicillium.

Ингибиторы брожения. Известно, что интенсивность брожения со временем падает вследствие потребления дрожжами питательных веществ и благодаря накоплению продуктов брожения. Основное значение при этом имеет этиловый спирт. Высокие концентрации сахаров также имеют ингибирующее действие.

Согласно данным Делле, 1% об. спирта, находящегося в вине, имеет в 4,7 раза большее консервирующее действие, чем 1 % мас. сахара.

Существуют ингибиторы, производимые самыми дрожжами. Еще Лебедев в 1900 году отметил, что дрожжи образуют вещества, являющиеся токсичными для собственных клеток. Кох в 1953 году исследовал антибиотическую активность 145 штаммов дрожжей. Кроме того, в качестве ингибиторов было исследовано большое количество веществ, выделенных из грибов и бактерий. Это ботрицин, выделенный с Botrytis cinerea и ингибитор с Aspergillius niger, угнетающие дрожжи и слабо действующие на бактерии.

Учеными было исследовано действие веществ, входящих в состав винограда, или образованных в результате брожения. Среди них летучие кислоты, которые обладают ингибирующим действием. Риберо-Гайон установил, что уксусная кислота в концентрации 1 г/дм3 тормозит процесс размножения дрожжей. Уксусная и масляная кислоты приостанавливают размножение дрожжей. Эфирные масла винограда так же оказывают ингибирующее действие на дрожжи.

По аналогии с активаторами брожения можно выделить несколько групп веществ и факторов, ингибирующих, то есть временно затормаживающих жизнедеятельность винных дрожжей.

Дрожжи угнетаются присутствием различных ингибирующих веществ и неблагоприятными условиями окружающей среды.

1.  Ингибиторы растительного природного происхождения накапливаются в сусле из винограда или вносятся из вне;

2.  Замечено ингибирующее действие эфирных масел винограда;

3.  Фенольные соединения. Рост и развитее дрожжей замедляет избыток красящих веществ, наличие фенолокислот, ароматических альдегидов;

4.  Из растительных веществ в качестве ингибиторов дрожжей используют аллил-горчичное масло и препарат юглон, выделяемый из кожуры и листьев грецкого ореха. Их применяют вместе с серной кислотой, предупреждающей окислительные процессы. Ингибирующий эффект при этом возрастает.

5.  На развитие дрожжей угнетающе действуют антибиотики, выделяемые грибом Botritis cinereae и Aspergillus niger, а так же полученные из других сред: ботрицитин, актидион, микостатин, неоцин В.

Интенсивность брожения сусла ослабевает вследствие накопления веществ, понижающих нормальную активность дрожжей. Так, дикие дрожжи – «сорняки брожения» отмирают при 5-6 % об спирта, обычные культурные дрожжи замедляют брожение, начиная с 10 % об и прекращают, при 14-15 % об. Только некоторые спиртоустойчивые расы вида Sacch. oviformis способны развиваться при концентрации спирта до 17-18 % об.

Высокое содержание сахаров так же угнетает дрожжи; при 76-80 г/100см3 сахаров дрожжи погибают за счет осмотического обезвоживания. Консервирующее действие спирта в 4,5 раза выше действия сахара. Поэтому их различное соотношение в пересчете на консервирующие единицы (КЕ) должно учитываться при определении биологической стабильности вин к дрожжевым помутнениям.

В виноделии в отдельную группу выделяют консервирующие вещества. Они, как правило, вредны для человека и применение их не желательно. Вещества с ингибирующими свойствами полезны для вина, а консерванты – нежелательны. Это лучше всего можно пояснить на примере сернистой кислоты. Как консервант, Н2SО3 для виноделия неприемлема. Можно приготовить сульфосусло с общим содержанием сернистой кислоты 1,5-2,0 г/дм3, но чтобы использовать его для вина, требуется провести дорогостоящую десульфитацию.

Н2SО3 является незаменимым антиоксидантом и одновременно прекрасным ингибирующим средством в тех минимальных дозах, которые безвредны для человека.

Малопригодна с гигиенической точки зрения широко известная сорбиновая кислота, так как она является хорошим консервантом для винных дрожжей. В то же время она слабоэффективна для подавления уксусно-кислых и молочно-кислых бактерий.

Консервирующее действие сорбиновой кислоты на дрожжи сильнее, чем сернистой кислоты. Сорбиновая кислота совсем не действует на уксуснокислые и яблочно-молочные бактерии. Ингибирующее действие сорбиновой кислоты увеличивается с понижением рН. Сорбиновая кислота разрешена к использованию во многих странах, среди которых Франция, Германия, Швейцария, Польша, США и др., причем в дозах больших, чем разрешено в нашей стране. Применение химических консервантов для остановки и предупреждения брожения нежелательно из гигиенических соображений.