Антагонизм между дрожжами и бактериями — Операции, общие для различных способов производства вина

Чистые культуры дрожжей и бактерий

Чистые культуры микроорганизмов — это популяции микро­бов, принадлежащих к одному определенному виду, штамму, выделенные из одной клетки и специально отселекционированные для определенных условий.

В винодельческой промышленности наибольшее распростра­нение получило применение чистых культур дрожжей для про­ведения спиртового брожения сусла или мезги, шампанизации и хересования виноматериалов.

Возрастает роль чистых культур молочнокислых бактерий и дрожжей рода Schizosaccharomyces при управлении процессами биологического кислотопонижения сусла и виноматериалов, дрожжей рода Saccharomycodes для биологической десульфитации.

Первые публикации о роли микроорганизмов при производ­стве вина появились в 1857 г. благодаря исследованиям Луи Пастера, по праву считающегося основоположником микробио­логии виноделия. Его работы заложили фундамент научно обо­снованного винодельческого производства.

Важным этапом развития технической микробиологии было появление методов выделения клеток микроорганизмов в изоли­рованном состоянии, в виде чистых культур. Чистые культуры винных дрожжей вида Saccharomyces Mipsadeus с ягод вино­града были выделены Э. Ганзеном в 1883 г. Он же разработал способ выделения дрожжей из одной клетки посевом на плот­ные среды с контролем микроскопированием.

Одной из первых стран мира, где в XIX в. начались научные исследования по выделению и отбору местных штаммов дрож­жей чистых культур, была Россия. Значительный научный и практический вклад в развитие этого направления внесли рус­ские ученые А. Е. Саломон, К. А. Рудзский, М. А. Ховренко, Г. И. Гоголь-Яновский, М. Ф. Щербаков и А. М. Фролов-Багреев. В 1897 г. А. М. Начтюковым в Магарачской энохимической лаборатории Никитского ботанического сада (г. Ялта) была соз­дана отечественная коллекция (музей) чистых культур винных дрожжей.

Значительную роль в повышении качества вин, а также в бо­лее широком применении чистых культур дрожжей в отечествен­ном виноделии сыграло введение М. А. Герасимовым в 1924— 1926 гг. отстаивания сусла с сульфитацией его определенными дозами S02.

Чистые культуры дрожжей (ЧКД). Чистые культуры дрож­жей — это культуры, выделенные из одной клетки и специально подобранные путем селекции для определенных типов вин. Суще­ствует несколько методов получения изолированных единичных клеток дрожжей. Наиболее доступный из них — метод Коха, предполагающий разбавление исходного материала в 100—1000 раз стерильной водой или стерильным виноградным суслом.

После разбавления, стерильной пипеткой помещают по 1—3 кап­ли полученной жидкости в 3 стерильные чашки Петри, добавля­ют туда из пробирок по 10 мл стерильного агаризованного виноградного сусла при 40—45°С, равномерно распределяют содержимое в чашке и оставляют в горизонтальном положении для застывания.

Через 3—4 суток на поверхности агара появляются колонии дрожжей, образовавшиеся из отдельных дрожжевых клеток на достаточном удалении одна от другой. Затем каждую колонию дрожжей переносят с соблюдением стерильности в от­дельную пробирку со стерильным виноградным суслом или сус­лом-агаром.

В качестве чистых культур используют дрожжи определенных родов, видов и рас, положительно зарекомендовавших себя при выработке вин в лабораторных и заводских условиях. Применяя ЧКД, можно получать вина с заранее заданными качествами.

Чтобы не допустить развития диких дрожжей в виноградном сусле или мезге, в практику промышленного виноделия как обязательные приемы введены сульфитация свежеотжатого сус­ла или мезги в дозе 75—150 мг/л SO2, отстаивание сусла перед брожением в течение 12—24 ч и снятие с осадка. При этом большая часть находившихся в сусле (мезге) диких дрожжей подавляется диоксидом серы и оседает на дно.

После отстаивания сусло снимают с осадка, а для ускорения забраживания и окончательного подавления оставшихся сорняков в сусло или мезгу добавляют свежеразмноженную чистую культуру сильных, приученных к диоксиду серы винных дрожжей, на которых и происходит брожение.

Проведение брожения на ЧКД имеет ряд преимуществ по сравнению со спонтанным: сусло забраживает быстрее, броже­ние протекает без замедления и остановок, сахара в сусле сбра­живаются достаточно полно, спирта в винах образуется на 0,1— 1,0% об. больше, вина содержат меньше летучих кислот и лету­чих эфиров, быстрее осветляются и обладают более чистым аро­матом и вкусом.

Среди ученых нет, однако, единого мнения о целесообразности применения ЧКД для сбраживания сусла или мезги. В ряде винодельческих стран (Франция, Италия, Португалия, Испания) ЧКД не используют регулярно и некоторые из лучших вин мира получают путем спонтанного брожения. Реше­ние вопроса осложняется тем, что брожение виноградного сусла (мезги) с использованием ЧКД не является абсолютно чистым, особенно при непрерыв­ном брожении.

Статья по теме:   Сорт винограда Душистый

Виноградное сусло или мезга не стерилизуются, поэтому в брожении участвуют природные дрожжи, попадающие в среду с ягод вино­града и оборудования перерабатывающих предприятий. При внесении в не­стерильное сусло (мезгу) чистой культуры дрожжей нет уверенности в том, что брожение проходит именно на ней, а не на природных дрожжах сусла или мезги. Так как между различными видами дрожжей существует антаго­низм, то иногда ЧКД, внесенная в сусло или мезгу, вытесняется местной ра­сой, которая оказывается более конкурентоспособной.

До сих пор нет доступных методов контроля чистоты брожения на внесенной культуре или местных штаммах. В этих условиях возможно лишь прогнозировать конечный резуль­тат по известным характеристикам роста микроорганизмов. К тому же качест­во вина в значительно большей степени зависит от сорта винограда и района его произрастания, чем от дрожжей.

Поэтому в традиционных районах виноградарства и виноделия вместо внесения чужеродной чистой культуры целесообразнее проводить селекцию дрожжей в пределах виноградника. Также выявлено, что при совместном культивировании дрожжи, длительное время хранящиеся в музейных условиях, более подвержены вытеснению расами, недавно выделенными из производ­ственных субстратов.

При нормальном составе сусла (мезги) и благоприятных температурных условиях брожение может сравнительно успеш­но проходить без применения ЧКД. Однако такое брожение не гарантирует получения вина высокого качества, особенно при сбраживании крупных партий сусла или мезги.

Применение ЧКД является обязательным в тех случаях, когда сбор винограда производится в холодную, дождливую осень и ягоды легко подвергаются загниванию; когда сусло от­личается высокими показателями сахаристости и титруемой кис­лотности, требует внесения больших доз сернистой кислоты; когда брожение проходит при высокой или низкой температуре; при производстве красных вин с экстрагированием красящих веществ нагреванием мезги; при дображивании недобродов; при приготовлении игристых вин и хереса; при сортоиспытании.

У нас «Общими правилами переработки винограда на виноматериалы» применение ЧКД является обязательным техно­логическим приемом при производстве вин всех типов.

Чистые культуры бактерий. Для выделения чистых культур бактерий прибегают к многократному рассеву смешанной куль­туры на плотную среду. При этом колонии бактерий обычно раз­виваются из одной или нескольких клеток одного вида. Потом­ство одной вегетативной клетки, называемое клоном, образует колонию, характерную для данного вида. Чтобы обеспечить на­копление клеток определенного вида бактерий, создают условия, оптимальные для размножения этого вида и неблагоприятные для других видов.

Для снабжения винодельческой промышленности чистыми культурами дрожжей и бактерий, изучения и отбора лучших рас, характеризующихся высокими производственными показа­телями, созданы специализированные коллекции чистых куль­тур микроорганизмов.

Такими коллекциями располагают неко­торые научно-исследовательские учреждения, в частности «Магарач». Коллекция культур института «Магарач» состоит из нескольких сот рас дрожжей-сахаромицетов, выделенных в различных винодельческих районах. Подавляющее большинство из них (около 400 культур) принадлежит видам S. vini, S. oviformis. S. uvarum и др.

Чистые культуры дрожжей и бактерий хранят в музеях чи­стых культур микроорганизмов при температуре 5°С в пробир­ках на плотных или жидких питательных средах. Два раза в год делаются пересевы на свежие питательные среды, чтобы об­новить культуру.

Брожение сусла

Восхитительно играет Драгоценное вино!

Снежной пеною вскипает, Златом искрится оно!

Строен, пышен мир житейский Развернется пред тобой — Много силы чародейской В этой влаге золотой.

Роль винных дрожжей

В образовании вина ведущую роль играют винные дрожжи, осуществляющие спиртовое брожение. В сусло, как и другие микробы, они попадают при переработке винограда с поверхности виноградной грозди. Между ними наступает борьба за овладение средой. Первыми овладевают средой дрожжи, так как они не требуют обязательного присутствия кислорода воздуха, как плесневые грибы и уксуснокислые бактерии. Поэтому дрожжи способны быстро размножаться, накапливать биомассу (свыше 2 млн клеток в 1 см 3 ) и, перейдя на аэробный тип использования сахаров, вызывать забраживание сусла или мезги. Такое брожение называется спонтанным, которое не всегда желательно. Чтобы этого избежать и получить вино хорошего качества, брожение проводят с использованием чистых культур специально отселекциони- рованных рас дрожжей.

Между организмами наблюдается антагонизм. Например, молочнокислые бактерии выделяют орнитин и подавляют спиртовое брожение. В свою очередь, дрожжи, накапливая спирт, обедняют среду кислородом, угнетают уксуснокислые бактерии и плесневые грибы и т.д. Существует антагонизм и между дрожжами. В начале спонтанного брожения размножаются слабо бродящие, но сильно почкующиеся дрожжи Hanseniaspora apiculata, беспорядочно размножаются и другие сорняки брожения. Накапливается много летучих кислот и эфиров при низком выходе этилового спирта. Их продукты жизнедеятельности тормозят рост винных дрожжей, однако накапливающийся спирт угнетает дикие дрожжи, и они уступают место спиртоустойчивым винным дрожжам. Дрожжи-сорняки портят аромат и вкус виноматериалов, являются одной из причин недобродов.

Статья по теме:   Посадка виноградозащитных лесополос - Агротехника

Антагонистические взаимоотношения проявляются также между отдельными расами дрожжей внутри одного вида. Различают три разновидности фенотипа дрожжей:

  • • киллеры (или «убийцы») (К);
  • • нейтральные QV);
  • • чувствительные (S).

Дрожжи фенотипа К способны вырабатывать вещество, убивающее дрожжи фенотипа S, а на нейтральные киллеры не оказывают влияния.

В виноделии более половины винных дрожжей составляют нейтральные расы, которые не участвуют во внутривидовой борьбе и развиваются независимо от борющихся. В зависимости от условий обитания свойство убивать или быть нейтральным со временем может быть утеряно.

Процесс сбраживания сахаров дрожжами был предметом глубоких изучений. В начале 1896 г. французские ученые Л. Лавуазье и Л. Гей- Люссак впервые дали суммарное (общее) уравнение спиртового брожения:

Исследованиями Л. Пастера, а затем Э. Бюхнера была вскрыта дрожжевая ферментативная сущность процессов брожения. Впоследствии ферментативный распад углеводов был объяснен как процесс освобождения накопленной при фотосинтезе энергии, необходимой для поддержания жизни. Окислительное аэробное дыхание и анаэробное брожение имеют генетическое родство. Только в зависимости от условий аэрации дрожжи могут развиваться по пути дыхания с образованием С02 и Н20 с выделением энергии (тепла) в количестве 2851 кДж/моль или по пути брожения с образованием спирта и С02 с выделением энергии (тепла) в количестве 117,6 кДж/моль. Поэтому выход спирта при спиртовом брожении зависит от условий аэрации: коэффициент брожения (выход спирта из единицы сахара) при отсутствии кислорода — наибольший (0,6).

При спиртовом брожении, помимо основных продуктов — спирта и С02, образуется из сахаров множество других так называемых вторичных продуктов брожения. Из 100 г С6Н126 образуется 48,4 г этилового спирта, 46,6 г диоксида углерода, 3,3 г глицерина, 0,6 янтарной кислоты и 1,2 г смеси молочной кислоты, ацетальдегида, ацетоина и других органических соединений. Параллельно со спиртовым брожением в сахаросодержащей среде проходит так называемое глицеропи- ровиноградное брожение. Примерное соотношение вторичных продуктов спиртового брожения выражается в виде уравнения

где Г — глицерин; лк — лимонная кислота; як — янтарная кислота; ук — уксусная кислота; ац — ацетоин; пк — пировиноградная кислота; а — альдегид; б — 2,3-бутиленгликоль.

Примерно около 8% сахаров расходуется на глицеропировиноград- ное брожение.

Из побочных продуктов в наибольших количествах при брожении виноградного сусла образуются изоамиловый, изобутиловый и п-пропиловый спирты. В молодых виноматериалах для мускатных и натуральных полусладких вин найдены ароматические высшие спирты — (3-фенилэтанол, тирозол, терпеновый спирт фарнезол, обладающие ароматом розы, ландыша, цветов мяты.

Источником образования высших спиртов являются, прежде всего, аминокислоты, потребляемые дрожжами при размножении. Основная масса их образуется из пировиноградной кислоты и непосредственно путем биосинтеза с участием аминокислот и ацетальдегида.

Повышенное количество высших спиртов нежелательно для натуральных белых, шампанских и коньячных виноматериалов, но они облагораживают аромат и вкус для виноматериалов красных натуральных и крепких вин.

Спиртовое брожение виноградного сусла сопровождается не только изменением сахаров и аминокислот, но и других углеводов, органических кислот, фенольных, азотистых, минеральных, ароматических веществ и микроэлементов.

Операции, общие для различных способов производства вина — Использование дрожжевой разводки Sacch. oviformis

Содержание материала

Невозможно получить путем применения селекционированных дрожжей какой-либо особый органолептический тип вина, например с тонким и сильным ароматом. С помощью специфических видов дрожжей можно получать некоторые полезные превращения легче, чем с одними дикими дрожжами. Имеются дрожжи, устойчивые к повышенным температурам некоторых климатических районов, холодостойкие, кислотопонижающие и др.
Фундаментальные работы, которые провели в Бордо, показали в виноделии роль Sacch. oviformis, более устойчивых к спирту, чем расы Sacch. ellipsoideus. Эти работы привели к получению нового понятия «дрожжи полезные» и «дрожжи вредные». Действительно, когда хотят получить совершенно сухое вино, белое или красное, то важно повысить до максимума число клеток Sacch. oviformis, и, наоборот, для получения белых вин, сладких и стабильных, нужно всемерно избегать вмешательства этих дрожжей, которые благодаря своей устойчивости к спирту представляют один из основных видов дрожжей повторного брожения.
Подбирая хорошие расы Sacch. oviformis, которые способны дать в лабораторных условиях 18% об. спирта, получают более быстрое завершение брожения, и это происходит тем лучше, чем выше исходное содержание сахара. К тому же эти дрожжи находятся в сусле особенно в районах производства красных вин высокой спиртуозности (.13% об. и даже выше). Фактически наблюдают две фазы брожения: бурную, вызываемую дрожжами Sacch. ellipsoideus, которые преобразуют в течение нескольких дней большую часть сахара, и замедленную, обеспечивающую после спуска чана дображивание дрожжами Sacch. oviformis (последних 10—15 г/л сахара). Вторая фаза может длиться до самой весны со всякими случайностями, которые сопутствуют хранению вин, содержащих остаточный сахар. Увеличивая соответствующим внесением чистых культур концентрацию дрожжей Sacch. oviformis, можно рассчитывать на ускорение второй фазы, которая может совпасть с фазой бурного брожения. Но эти дрожжи не придают вину никакого особого характера. Их благоприятное действие на качество вина является косвенным. К тому же Sacch. oviformis намного более эффективны, чем Sacch. ellipsoideus, для обеспечения с наступлением весны вторичного брожения вин с остаточным сахаром и высокоспиртуозных (см. раздел «Уровень сахаристости и остановка брожения»).
Первые работы по этому вопросу показали, что не было необходимости пытаться получить чистое брожение, парализуя дикие дрожжи надлежащей сульфитацией, особенно в мезге красных сортов, где сернистая кислота смешивается плохо. В этих работах отстаивалась идея обогащения среды дрожжами Sacch. oviformis путем внесения активной дрожжевой разводки перед забраживанием, с тем чтобы клетки развивались и становились Преобладающими в конце брожения, в момент, когда Sacch. ellipsoideus перестают действовать вследствие накопления спирта. Число клеток Sacch. oviformis, присутствующих в конце брожения, когда эти дрожжи действительно полезны, тем больше, чем больше их было в начале брожения.
Оказалось возможным при производстве вина по красному способу достигать полного завершения брожения вин спиртуозностью выше 14% об., а также обеспечивать в винах-недобродах более быстрое использование последних граммов сахара (рис. 3.4). Но при этом требовалось массивное обсеменение (от 10 до 20%) Sacch. oviformis, чтобы эта раса не была ингибирована дикими дрожжами.
Эти трудности объясняются антагонизмом между дрожжами, который отчетливо проявился в результатах предыдущего эксперимента (см. табл. 3.5] и прямо связан с числом клеток различных видов дрожжей, присутствующих в среде до начала брожения. Из табл. 3.5 видно, что во время первой фазы брожения число клеток Sacch. oviformis резко уменьшается прежде, чем они станут преобладающими, когда Sacch. ellipsoideus угнетаются спиртом. Полное исчезновение Sacch. oviformis во время первой фазы совершенно понятно. Этим объясняют неудачи и нерегулярность результатов.
Об аналогичных фактах сообщал Сюдро (1963). В начале брожения Sacch. oviformis развивается медленнее, чем Sacch. ellipsoideus. Для того чтобы развитие этих дрожжей протекало параллельно, нужно, чтобы в начале процесса их было в 10 раз больше, чем Sacch. oviformis. С другой стороны, как только содержание спирта достигнет 10% об., количество живых клеток Sacch. ellipsoideus быстро уменьшается, в то время как Sacch. oviformis продолжают размножаться. По этой причине Сюдро рекомендует не применять чистые культуры до начала брожения, а делать это в момент снятия с дрожжей, используя 5%-ную дрожжевую разводку в состоянии полной активности. Для того чтобы иметь уверенность в выживании внесенных дрожжей, обсеменение, производимое до начала брожения, должно быть намного более интенсивным, что на практике трудно осуществимо.

Статья по теме:   Зебо сорт винограда


Рис. 3.4. Вмешательство Sacch. oviformis на завершающей стадии брожения красных вин с остаточным сахаром после остановки брожения
(Риберо-Гайон и Пейно, 1960): 1 — вино, не засеянное дрожжами Sacch. oviformi3 до начала брожения без сульфитации; 2 — вино, ие засеянное дрожжами Sacch. oviformis до начала брожения с сульфитацией; 3 — вино, обсемененное дрожжами Sacch. oviformis до начала брожения с SO2 и без него; 1а, 2а — одна партия вина в чанах 1 и 2, обсемененная дрожжами Sacch. oviformis.

В производстве вина по белому способу успешное внесение чистой культуры Sacch. oviformis реализовать легче, потому что сульфитация (более гомогенная и обычно более интенсивная, чем в виноделии по красному), сопровождаемая очисткой сусла отстаиванием, ведет к более значительному уменьшению количества диких дрожжей. Внесение дрожжевой разводки можно производить до начала брожения, сразу же после отстаивания.

Источники:

http://vinocenter.ru/chistye-kultury-drozhzhej-i-bakterij.html
http://studme.org/283055/prochie/brozhenie_susla
http://vinograd.info/knigi/teoriya-i-praktika-vinodeliya/operacii-obschie-dlya-razlichnyh-sposobov-proizvodstva-vina-16.html

Ссылка на основную публикацию

Adblock
detector