Влияние режимов технологических операций и некоторых веществ на накопление основных вторичных ароматических компонентов при брожении сусла
Известно, что вторичные ароматические вещества, образующиеся при брожении, имеют решающее значение для образования аромата сухих вин. Основными компонентами вторичных ароматических веществ белых сухих вин являются сложные эфиры, высшие алифатические и ароматические спирты (Родопуло, 1975). Для производства белых столовых виноматериалов высокого качества необходимо изучить количественный состав вторичных ароматических веществ лучших столовых вин СССР.
С целью определения оптимального количественного состава вторичных ароматических веществ нами исследовано 12 образцов лучших столовых вин СССР: Рислинг Алькадар, Рислинг Анапа, Рислинг Мысхако, Рислинг Су-Псех, Наднепрянске, Рислинг Иссык, Алиготе (МССР), Перлина степу. Алиготе «Золотая балка», Променисте, Траминер (МССР), Цинандали. Содержание высших алифатических спиртов в исследуемых винах колеблется в пределах 270—390 мг/л для сортов Рислинг и Алиготе, а в винах из сортов Траминер и Ркацители — более 475 мг/л. Для вин из сортов Траминер и Ркацители характерно высокое содержание 2-фенилэтанола (46—72 мг/л), в остальных винах он содержится в умеренных количествах (16—27 мг/л).
Сравнивая изученные вина, можно отметить, что вина, содержащие больше сложных эфиров, в частности эфиров кислот С6 — C14*, имеют более высокую дегустационную оценку по букету. Учитывая важную роль вторичных ароматических веществ в букетообразовании вин, в дальнейшем исследовались возможности регулирования их количественного состава.
Исследования советских и зарубежных авторов показали, что в лучших шампанских и столовых винах обычно содержится умеренное количество высших спиртов, повышенное количество высоко кипящих сложных эфиров. Ввиду важности данных летучих компонентов в образовании букета вин представляется целесообразным изучение количественного состава основных летучих компонентов, образующихся при брожении, высших спиртов и сложных эфиров для различных способов ведения процесса.
* Здесь и в дальнейшем под эфирами кислот С6—С14 подразумеваются этилкапронат, этилэнантат, этилкаприлат, этилпеларгонат, этилкапринат, 2-фенилэтилацетат, этиллауринат, этилмиристат, 2- фенилэтилкапронат.
Таблица 21
Содержание высших спиртов и сложных эфиров
в виноматериалах при брожении сусла винограда Ркацители различными способами (мг/л)
Нами исследован количественный состав высших спиртов и сложных эфиров в винах, сброженных периодическим способом в сосуде вместимостью 0,5 л, в бочке вместимостью 30 дал и поточно-доливным способом в металлическом резервуаре вместимостью 41 тыс. дал (табл. 21). На общее содержание высших спиртов способ брожения не оказывает значительного влияния. В винах, сброженных в бочке и в сосуде вместимостью 0,5 л периодическим способом, содержится наибольшее количество сложных эфиров, причем их количественный состав значительно лучше, о чем говорит высокое содержание эфиров кислот С6—С14.
Таблица 22
Изменение содержания высших спиртов и сложных эфиров при брожении виноградного сусла периодическим способом в лабораторных условиях (температура брожения 25оС)
В вине, сброженном в металлическом резервуаре вместимостью 41 тыс. дал, содержание сложных эфиров кислот С6—С14 в 2—3 раза меньше, чем в винах, сброженных в сосудах вместимостью 0,5 л и в бочке. Низкое содержание высоко кипящих сложных эфиров может значительно ослабить аромат брожения.
Для выяснения причин, вызывающих пониженное накопление высоко кипящих эфиров, была изучена динамика их образования при периодическом брожении в лабораторных условиях в сосуде вместимостью 10 л. Основное количество сложных эфиров кислот С6—С14 образуется при сбраживании 40—70% сахара виноградного сусла (табл. 22).
В последний период брожения, когда количество остаточного сахара составляет 0—30% его содержания в исходном сусле, накопление сложных эфиров кислот С6—С14 в вине не наблюдается, происходит даже некоторое снижение их содержания. При поточно-доливным способе брожения содержание остаточного сахара колеблется в пределах 10—20% содержания сахара в исходном сусле. Следовательно, этот способ характеризуется тем, что исключает полностью период брожения, когда дрожжи выделяют в среду основное количество высоко кипящих эфиров.
Для разработки оптимальных режимов брожения поточно-доливным способом в сверхкрупных металлических резервуарах, с точки зрения максимального накопления высоко кипящих сложных эфиров кислот С6- C14, нами изучено изменение их содержания за весь период процесса (рис. 13). Приведенные данные показывают, что в период поточно-доливного брожения содержание высоко кипящих эфиров не изменяется, а в начале процесса их количество значительно снижается. Содержание этилбутирата и этилвалерата колеблется в течение процесса и имеет тенденцию к снижению. Следовательно, при поточно-доливном способе брожения виноматериал обедняется сложными эфирами. Содержание высших спиртов и 2-фенилэтанола имеет тенденцию к увеличению. В процессе брожения общее содержание высших спиртов увеличивается, что нежелательно.
На основе приведенных данных можно сделать вывод о том, что при поточно-доливном способе брожения в сверхкрупных металлических резервуарах уменьшается накопление в вине высоко кипящих эфиров.
Исследование динамики изменения вторичных ароматических веществ при поточно-доливном способе брожения показывает, что увеличение продолжительности процесса и количества доливок приводит к увеличению содержания высших спиртов и уменьшению содержания сложных эфиров, что может привести к ухудшению количественного состава ароматообразующих веществ.
Уменьшение продолжительности брожения и количества доливок до 3—5, что возможно только при наличии искусственного холода, должно способствовать улучшению количественного состава вторичных ароматических веществ. Брожение периодическим способам в сверхкрупных металлических резервуарах также должно способствовать улучшению количественного состава вторичных ароматических веществ. Исследование вин, приготовленных сбраживанием поточно-доливным способом в резервуаре вместимостью 45 тыс. дал с применением искусственного холода и с уменьшением количества доливок до 6. показало, что они по количественному составу вторичных ароматических веществ близки к винам, сброженным в бочке.
В научной литературе сравнительно мало сведений по вопросу влияния температуры брожения сусла на образование высших спиртов и особенно этиловых эфиров высших жирных кислот. Определение температуры брожения, при которой образуется оптимальное количество высших спиртов и наибольшее количество сложных эфиров, имеет важное технологическое значение. Отсутствуют также сведения об образовании высших спиртов и сложных эфиров при переменной температуре брожения.
Рис. 14. Влияние температуры брожения на образование высших спиртов и сложных эфиров:
1 — высшие алифатические спирты; 2 — сложные эфиры; 3 — сложные эфиры кислот С6—С14; 4 — 2-фенилэтанол.
На рис. 14 приведены результаты определений количества высших спиртов и сложных эфиров в винах, сброженных при различных температурах. Наименьшее количество высших спиртов образуется при 15°С, при этой же температуре относительное содержание 2-фенилэтанола наибольшее. Следовательно, с точки зрения минимального накопления в винах высших спиртов с наилучшим количественным составом температуру брожения 15°С следует считать оптимальной.
Виноматериал, сброженный при температуре 20°С, содержит наибольшее количество сложных эфиров, в том числе эфиров кислот С6—С14. Для столовых и особенно для коньячных виноматериалов эту температуру брожения следует считать наилучшей. Температуру брожения 20°С для шампанских виноматериалов, приготовленных из сортов Рислинг рейнский, Алиготе, Фетяска и другие, также, следует считать наилучшей. Однако для шампанских виноматериалов, приготовленных из сортов, накапливающих высокое содержание ароматических аминокислот, в частности фенилаланина (Нилов, Скурихин, 1967), таких как Ркацители, температура брожения 15°С предпочтительнее, так как можно уменьшить на 30—40% содержание 2-фенилэтанола. Повышенное содержание 2-фенилэтанола в шампанских виноматериалах и в шампанском (Родопуло, 1975) нежелательно.
Брожение виноградного сусла при температуре 15°С по сравнению с температурами 20, 25, 30°С позволяет снизить примерно в два раза содержание высших алифатических спиртов, к чему необходимо стремиться (Нилов и др., 1967). Следует отметить большее накопление при 15°С 2-фенилэтанола по сравнению с алифатическими высшими спиртами, что способствует улучшению количественного состава вторичных ароматических веществ. При 15°С накапливается в вине примерно такое же количество сложных эфиров, как и при 25, 30°С, однако значительно меньше (на 29—39%), чем при 20°С.
Вина, сброженные при температуре 25°С, содержат незначительно больше высших спиртов, чем вина, сброженные при 15, 20 и 30°С, однако содержание сложных эфиров в них меньше. По количественному составу вторичных ароматических веществ они уступают винам, сброженным при 15 и 20°С. Брожение при 25°С может быть рекомендовано для столовых ординарных виноматериалов.
Брожение при температуре 35°С приводит к самому низкому накоплению вторичных ароматических веществ, что, вероятно, связано с их усиленным выносом углекислотой и водно-спиртовыми парами.
Переменная температура брожения от 20 до 30°С приводит к максимальному накоплению высших алифатических спиртов и меньшему накоплению 2-фенилэтанола и сложных эфиров по сравнению с температурой 20, 25 и 30°С; количественный состав вторичных ароматических веществ, следовательно; ухудшается.
Белые сухие виноматериалы получаются с оптимальным количественным составом вторичных ароматических веществ, приближающимся к составу лучших белых столовых вин, брожением при температуре 20°С. Шампанские виноматериалы из сорта винограда Ркацители необходимо готовить при температуре брожения 15°С.
Л. Никанен и др. (1977) установили, что основное количество сложных эфиров кислот С6—С14, образующихся при брожении, адсорбировано на дрожжевых клетках.
Экстракция сложных эфиров кислот С6—С14 в коньячном производстве широко применяется. При производстве белых сухих вин приемы, используемые в коньячном производстве, неприемлемы. Нами исследован процесс естественного перехода сложных эфиров при выдержке виноматериалов на дрожжах с целью определения оптимального срока снятия виноматериалов с дрожжевых осадков. С этой целью в вине после брожения определяли содержание сложных эфиров через каждые 20 суток (рис. 15). В качестве контроля приняли выдержку вина без дрожжей, в котором определяли содержание сложных эфиров в начале и в конце опыта. Наблюдение проводилось в течение 2 месяцев.
Результаты исследований показывают, что при выдержке вина на дрожжах и без них увеличивается содержание этилбутирата, причем увеличение значительнее в опытном образце. Содержание этилвалерата в опытном и контрольном образцах снижается примерно одинаково в процессе выдержки. Для вина, выдержанного без дрожжей, характерно снижение общего содержания эфиров кислот С6, С14 на 31%, содержание отдельных эфиров уменьшается примерно одинаково.
Таким образом, выдержка вина на дрожжах позволяет не только сохранить первоначальное количество сложных эфиров кислот С6—С14, но и увеличить их содержание на 12%, происходит увеличение в основном этилкапроната на 23%. Максимальный переход сложных эфиров кислот С6—С14 из дрожжей в вино происходит в течение первых 20 суток после окончания брожения. Этот процесс можно объяснить значительным уменьшением поверхности контакта вина с дрожжами вследствие их уплотнения при выдержке и ограниченной растворимостью сложных эфиров кислот С6—С14 в вине.
В дальнейшем переход эфиров прекращается, а в последние 20 суток их содержание несколько уменьшается, возможно, за счет их гидролиза. Приведенные данные показывают, что, помимо других преимуществ, выдержка виноматериалов на дрожжах позволяет значительно увеличить содержание ценных для букета вин сложных эфиров. Минимальный необходимый срок выдержки вина на дрожжах, позволяющий улучшить количественный состав сложных эфиров, должен быть 20 суток.
Имеются данные (Авакянц, 1975), что добавление в купаж шампанского перед вторичным брожением разрушенных дрожжевых клеток способствует увеличению содержания некоторых сложных эфиров и 2-фенилэтанола в готовом продукте.
Таблица 23
Влияние дрожжей, введенных в сусло перед брожением, на накопление сложных эфиров в вине
Нами исследовано влияние неразрушенных дрожжевых клеток расы Судак VI-5, введенных в сусло перед брожением, на накопление сложных эфиров в вине. Доза 2 г/л дрожжей приводит к увеличению концентрации почти всех этиловых эфиров, более повышенные дозы дрожжей увеличивают содержание только этилбутирата и этилвалерата, а пониженное содержание эфиров кислот С6—С14 при введении больших доз дрожжей можно объяснить подавлением функции размножения дрожжей (табл. 23).
Брожение виноградного сусла в сверхкрупных металлических резервуарах необходимо проводить с определенной скоростью, что достигается при помощи некоторых технологических операций и веществ, вводимых в сусло перед началом процесса. Очень важно установить влияние этих приемов и веществ на образование высших спиртов и сложных эфиров. Для этого были изучены самые распространенные технологические приемы, такие как отстаивание сусла при помощи флокулянтов, переливка бродящего сусла, сульфитация сусла. Тиамин, диатомит и аэросил применяются при брожении сусла как возможные регуляторы скорости процесса.
Па образование высших спиртов (табл. 24) существенное влияние оказывают сернистый ангидрид, тиамин и диатомит. Повышенное накопление высших спиртов при сбраживании сульфитированного сусла говорит о нежелательности использования больших доз SO2. Тиамин снижает общее содержание высших спиртов, в то же время количество 2-фенилэтанола увеличивается на 25%, что значительно улучшает количественный состав высших спиртов. Брожение сусла с диатомитом приводит к повышенному накоплению высших спиртов в вине и ухудшает их количественный состав. Это можно объяснить наличием взвешенных частиц диатомита в бродящей массе, влияющих на накопление вторичных ароматических веществ.
Значительное влияние на образование сложных эфиров оказывает переливка, сульфитация сусла, а также тиамин и диатомит. Ежедневная переливка бродящего сусла приводит к увеличению содержания сложных эфиров на 60%, эфиров кислот С6—С14— на 25%, вследствие чего количественный состав эфиров изменяется. Сульфитация сусла снижает содержание эфиров кислот С6—С14 и увеличивает содержание этилбутирата и этилвалерата.
Таблица 24
Влияние некоторых технологических операций и веществ, введенных в сусло перед брожением, на образование высших спиртов и сложных эфиров
* Тиамин не разрешен к применению в винодельческой промышленности СССР.
Брожение с тиамином позволяет увеличивать содержание сложных эфиров на 45% и эфиров кислот С6—С14— на 22%. К существенному увеличению содержания сложных эфиров приводит брожение сусла с диатомитом. Влияние других технологических приемов и добавок на образование сложных эфиров незначительно.
Полученные результаты показывают, что предварительное осветление сусла при помощи флокулянтов не влияет на количественный состав высших спиртов и сложных эфиров. Периодическое брожение сусла с переливками при искусственном охлаждении позволяет увеличить содержание сложных эфиров, поэтому такая операция может быть применена. Из всех веществ тиамин оказывает самое благоприятное влияние на количественный состав высших спиртов и сложных эфиров.
Изучение динамики накопления вторичных ароматических веществ при поточно-доливном способе брожения позволило определить оптимальную продолжительность процесса и количество доливок. При разработке термических режимов брожения необходимо подходить дифференцированно к каждому типу вина и с обязательным учетом сорта винограда, из которого получено сусло. Выдержка виноматериалов на дрожжах способствует их обогащению ценными вторичными ароматическими веществами. Сульфитация сусла в больших дозах приводит к ухудшению количественного состава вторичных ароматических веществ.
