Практически все кислоты в здоровом вине происходят непосредственно из винограда. Однако во время первичного брожения образуются очень небольшие количества нескольких органических кислот, и при неблагоприятных условиях бактерии в вине могут производить достаточное количество уксусной кислоты, чтобы за короткое время испортить хорошее вино. В Соединенных Штатах титруемая кислота в вине выражается в граммах кислоты на 100 миллилитров вина, и рассчитывается титруемая кислота так, как если бы все различные кислоты в вине были винной кислотой.
Кислотность большинства готовых столовых вин колеблется от 0,55 до 0,85 процента. Желаемое содержание кислоты зависит от стиля и того, сколько остаточного сахара осталось в вине. В идеале содержание кислоты в винограде должно находиться в диапазоне от 0,65 до 0,85 грамма на 100 миллилитров
(процентов). Однако виноград, выращенный в прохладном климате, часто содержит слишком много кислоты, а фрукты, выращенные в теплом климате, обычно содержат мало кислоты. Одна из наиболее важных задач виноделия состоит в корректировке исходного содержания кислоты в винограде перед ферментацией. Цель состоит в том, чтобы иметь достаточно кислоты для производства сбалансированного вина.
Практически все кислоты, содержащиеся в крепких винах, являются нелетучими кислотами. Большая часть нелетучих кислот возникает в виноградном соке, и эти кислоты присутствуют в вине как во время брожения, так и в готовом вине. Нелетучие кислоты почти не имеют запаха. Однако бактерии могут производить в вине уксусную кислоту, а уксусная кислота отличается от других винных кислот. Уксусная кислота считается летучей кислотой, потому что она легко испаряется. Уксусная кислота имеет характерный запах и придает вину неприятное острое послевкусие.
Производство кислотами ионов водорода
В воде некоторые молекулы кислоты ионизируются, а некоторые остаются неизменными. Каждая молекула ионизированной кислоты распадается на две отдельные части. Одна часть представляет собой атом водорода (минус электрон), а другая часть представляет собой остаток молекулы кислоты. Обе части имеют электрический заряд, и обе называются ионами. Положительный электрический заряд несет ион водорода, а отрицательный — кислотный ион. Остальные молекулы кислоты (неионизированные молекулы) остаются в водном растворе неизменными. И винная, и яблочная кислоты имеют два атома водорода, которые могут ионизироваться, и эти два атома водорода (H) показаны на рисунке 2.
Сила кислоты
Рисунок 2. При ионизации винных кислот один или оба атома водорода, выделенные жирным шрифтом, отделены от основной структуры кислоты
Кислоты образуют ионы водорода в водных растворах. Однако количество образующихся ионов водорода может быть большим или малым. Количество ионов водорода зависит от того, сколько кислоты присутствует в растворе, а также от силы кислоты.
В воде некоторые молекулы кислоты самопроизвольно расщепляются на положительные и отрицательные ионы. Однако многие молекулы кислоты остаются неизменными. Доля ионизирующихся молекул кислоты зависит от силы кислоты. Когда практически все молекулы кислоты ионизируются, кислота называется
«сильной». Когда ионизируются лишь несколько молекул кислоты, кислота называется «слабой». Другими словами, сильные кислоты ионизируются полностью, а слабые кислоты ионизируются лишь частично.
Лишь некоторые кислоты относятся к сильным. Все основные органические кислоты, содержащиеся в вине, являются слабыми кислотами, из них винная кислота является самой сильной. Винная кислота является слабой кислотой, и примерно одна из каждых 900 молекул винной кислоты ионизируется в воде. Остальные 899 молекул остаются неизменными. Яблочная кислота слабее винной кислоты. Только одна из каждых 2500 молекул яблочной кислоты ионизируется в воде. Остальные 2499 молекул яблочной кислоты остаются неизменными. Винная кислота примерно в 2,7 раза сильнее яблочной кислоты, потому что винная кислота производит в 2,7 раза больше ионов водорода, чем такое же количество яблочной кислоты. Меньшие количества более сильной кислоты могут производить столько же ионов водорода, сколько большее количество более слабой кислоты. Винная кислота считается основной кислотой вина. Это самая сильная из винных кислот, и обычно в вине присутствует больше винной кислоты.
Вино можно рассматривать как простой водно-спиртовой раствор, и кислоты в вине ведут себя почти так же, как и в любом другом водном растворе. Количество ионов водорода в вине зависит от количества кислоты, силы кислоты и количества калия, натрия и кальция, присутствующих в вине.
Виды кислот
Общее количество и виды присутствующих кислот создают терпкий вкус сухого столового вина. Винная и яблочная кислоты являются основными винными кислотами. Эти две кислоты присутствуют при сборе винограда и переносятся в процессе ферментации в готовое вино. Вино также содержит небольшое количество молочной, лимонной, янтарной, уксусной и некоторых других органических кислот, как показано в Таблице 3. Некоторые из этих кислот отсутствуют в винограде. Они производятся в небольших количествах микроорганизмами на протяжении всего процесса виноделия.
Таблица 3. Некоторые распространенные винные кислоты
Яблочная и лимонная кислоты в вине могут легко метаболизироваться микроорганизмами. Винная и янтарная кислоты биологически более устойчивы, и винные микробы их редко беспокоят. Тем не менее, при определенных условиях микроорганизмы могут расщеплять винную кислоту, и когда это происходит, вино обычно несет катастрофические потери (см. главу 13).
Винная кислота
Немногие фрукты, кроме винограда, содержат значительное количество винной кислоты. От половины до двух третей кислоты, содержащейся в спелом винограде, приходится на винную кислоту, и это самая сильная из виноградных кислот. Винная кислота отвечает за большую часть терпкого вкуса вина и способствует как биологической стабильности, так и долговечности вина.
Количество винной кислоты в винограде остается практически постоянным на протяжении всего периода созревания. Однако с вином дело обстоит иначе. Винная кислота в вине медленно уменьшается небольшими количествами. И калий, и кальций легко соединяются с винной кислотой и образуют соединения битартрата калия и тартрата кальция. Затем кристаллы этих двух материалов осаждаются из вина во время ферментации. Эти виннокислые материалы могут продолжать осаждаться в течение длительного времени, и выдержанное вино обычно содержит примерно две трети винной кислоты по сравнению с исходным виноградом из-за осаждения винной кислоты. К сожалению, эти кислые соли калия и кальция очень медленно осаждаются при нормальной температуре в погребе, и вино может содержать избыточное количество этих веществ даже после многих месяцев выдержки. Винодельни используют специальные методы обработки вина, чтобы ускорить осаждение тартратов. Охлаждение вина является наиболее часто используемой процедурой. Простое охлаждение вина примерно до 27 градусов (-2,7 С — прим. перев.) приводит к тому, что избыток солей калия выпадает в осадок через несколько дней.
Винная кислота устойчива к разложению, и винные микробы редко атакуют ее. Вот почему виноделы добавляют винную кислоту к винограду с недостаточной кислотностью, а не используют менее стабильную кислоту, такую как яблочная или лимонная. Большинство виноделов предпочитают, чтобы титруемая кислота составляла около 0,7% для белого винограда, а около 0,8% для белого сока. Когда содержание титруемой кислоты падает ниже этих уровней, виноделы часто перед началом ферментации добавляют в сок винную кислоту.
Яблочная кислота
Яблочная кислота распространена во многих видах фруктов. Эта кислота отвечает за терпкий вкус зеленых яблок. Яблочную кислоту метаболизируют несколько различных типов винных бактерий, поэтому это одна из наиболее биологически хрупких винных кислот. В отличие от винной кислоты, содержание яблочной кислоты в винограде снижается на протяжении всего процесса созревания, а виноград, выращиваемый в жарком климате, к моменту сбора урожая содержит мало яблочной кислоты.
Виноград, выращенный в прохладных регионах, часто содержит слишком много кислоты, а высокая кислотность дает слишком терпкие вина. Во время спиртового брожения метаболизируется некоторое количество яблочной кислоты, и содержание яблочной кислоты в вине уменьшается примерно на 15 процентов. Яблочно- молочное брожение (ЯМБ) может еще больше снизить кислотность вина. Когда вино проходит яблочно-молочное брожение, бактерии превращают яблочную кислоту в молочную. Молочная кислота мягче, чем яблочная, и ЯМБ — стандартная процедура, используемая для снижения кислотности вин, изготовленных из винограда, выращенного в прохладных регионах.
Когда виноград выращивают в теплых районах, таких как южная Калифорния, ситуация с виноделием сильно отличается. В теплых регионах винограду обычно не хватает кислоты, и удаление яблочной кислоты с помощью яблочно-молочного брожения может быть не очень хорошей идеей. Здесь задача для винодела усложняется. Яблочная кислота не является биологически стабильной, и когда яблочную кислоту намеренно сохраняют для улучшения кислотного баланса вина, могут потребоваться специальные меры для предотвращения яблочно-молочного брожения после розлива вина в бутылки. Винодел может использовать стерильный фильтр и удалить все бактерии из вина перед розливом в бутылки, или он может добавить в вино небольшое количество фумаровой кислоты. Небольшие добавки фумаровой кислоты могут ингибировать яблочно-молочную ферментацию.
Лимонная кислота
В винограде присутствует лишь небольшое количество лимонной кислоты. В доброкачественном винограде только около 5 процентов от общего количества кислоты приходится на лимонную кислоту. Как и яблочная кислота, лимонная кислота легко превращается винными микроорганизмами в другие вещества. Например, лимонная кислота может сбраживаться в молочную кислоту, а некоторые виды молочнокислых бактерий могут сбраживать лимонную кислоту в уксусную. Чрезмерное количество уксусной кислоты никогда не желательно в вине, поэтому ферментация лимонной кислоты в уксусную кислоту может быть серьезной проблемой. Эта потенциальная трудность является причиной того, что лимонная кислота редко используется для подкисления сусла или сока перед ферментацией. Большинство виноделов считают, что риск получения чрезмерного количества уксусной кислоты слишком велик.
Риск образования уксусной кислоты намного меньше после того, как вино было осветлено и стабилизировано, и виноделы часто увеличивают содержание кислоты в готовых белых винах, добавляя небольшое количество лимонной кислоты. Лимонная кислота придает лимонный характер, который усиливает вкус многих белых и розовых вин. Однако лимонная кислота редко используется в красных винах. Характерный цитрусовый вкус может не подходить для многих видов красного вина. Кроме того, в красных винах риск биологической нестабильности намного выше.
В магазинах домашнего виноделия продается материал под названием «кислотная смесь». Кислотная смесь содержит винную, яблочную и лимонную кислоты, причем эти три кислоты находятся примерно в равных пропорциях. Кислотная смесь часто используется при изготовлении фруктовых вин или вин из виноградных концентратов. Однако большинство виноделов не добавляют смесь кислот к винограду перед ферментацией, потому что лимонная кислота в смеси кислот может превратиться в уксусную кислоту. Кроме того, смесь кислот с лимонным вкусом часто не подходит для многих видов виноградных вин.
Янтарная кислота
Янтарная кислота образуется дрожжами, и при первичном брожении всегда образуется небольшое количество этой кислоты. Производство янтарной кислоты прекращается после завершения спиртового брожения. Вкус янтарной кислоты представляет собой сложную смесь кислого, соленого и горького вкусов, янтарная кислота отвечает за особые вкусовые характеристики, общие для всех ферментированных напитков. После образования янтарная кислота очень стабильна и редко подвергается действию бактерий.
Молочная кислота
Молочная кислота является основной кислотой, содержащейся в молоке. Виноград содержит очень мало молочной кислоты. Все вина содержат некоторое количество молочной кислоты, а некоторые вина могут содержать значительные количества. Молочная кислота в вине образуется тремя различными способами. (1) Небольшое количество образуется дрожжами из сахара во время первичного брожения. (2) Большое количество молочной кислоты образуется из яблочной кислоты бактериями во время яблочно-молочного брожения. (3) Некоторые молочнокислые бактерии могут производить как молочную, так и уксусную кислоту из сахаров, глицерина и винной кислоты в вине. «Молочное скисание» — это термин, используемый, когда сахар превращается в молочную кислоту бактериями. Этот тип скисания является формой грубой порчи вина. Молочное скисание было распространенной проблемой виноделия до того, как широкое распространение получило использование диоксида серы, но сегодня это редко становится проблемой.
Молочная кислота может существовать как в правосторонней, так и в левосторонней форме. Молочная кислота, продуцируемая дрожжами, находится в левосторонней форме, а молочная кислота, продуцируемая бактериями, - в правосторонней форме. Правостороннюю форму молочной кислоты можно очень легко отличить от левосторонней в лаборатории, поэтому у виноделов есть чувствительный способ мониторинга бактериальной активности в вине, просто исследуя две формы молочной кислоты.
Уксусная кислота
Все рассмотренные выше кислоты являются нелетучими кислотами. Они имеют низкое давление насыщенных паров и не испаряются легко. При кипячении вина нелетучие кислоты не испаряются. Все они остаются в ёмкости с вином. Нелетучие кислоты не имеют выраженного запаха. Уксусная кислота отличается от нелетучих кислот. Уксусная кислота имеет высокое давление насыщенных паров и является летучей кислотой. Уксусная кислота очень легко испаряется и имеет характерный запах. При кипячении вина, содержащего уксусную кислоту, уксусная кислота быстро выкипает. Уксусная кислота растворяется в воздухе так же, как вода и спирт.
Здоровый виноград содержит очень мало уксусной кислоты. Как и молочная кислота, уксусная кислота в вине может образовываться несколькими различными способами. (1) Дрожжи образуют небольшое количество уксусной кислоты во время спиртового брожения. (2) Некоторое количество уксусной кислоты всегда образуется во время ЯМБ, и бактерии, сбраживающие лимонную кислоту в вине, производят большую часть этой уксусной кислоты. (3) При остановке брожения молочнокислые бактерии часто превращают остаточный сахар в уксусную кислоту. (4) Уксусные бактерии (ацетобактерии) превращают этиловый спирт в вине в уксусную кислоту, а в присутствии воздуха ацетобактерии могут производить большое количество уксусной кислоты.
Превращение уксусными бактериями этилового спирта в уксусную кислоту отличается от других механизмов брожения, обсуждаемых здесь. Образование уксуса — это процесс окисления, и большие количества уксусной кислоты не могут быть получены, если бактерии не имеют доступа к большому количеству воздуха. Вино не превращается в уксус при исключении воздуха, и поэтому начинающих виноделов предостерегают, чтобы их винные емкости были полностью заполнены и плотно закрыты.
Кислые соли
Кислоты в соке или вине встречаются в двух формах. Некоторые кислоты существуют в свободной форме, а некоторые соединяется с минералами, образуя кислые соли. В вине всегда преобладают кислые соли калия, натрия и кальция, и эти кислые соли неустойчивы. Тартраты калия и кальция могут выпасть из вина в осадок через длительное время. В частности, битартрат калия может осаждаться после розлива вина в бутылки, если винодел специально не удалит этот материал. Когда тартрат выпадает из вина в осадок, в бутылке образуются кристаллы. Кристаллы битартрата калия безвредны (винный камень), но отложения могут вызывать неприглядные помутнения в вине. Иногда в бутылке образуются крупные кристаллы, и потребитель ошибочно принимает кристаллы тартрата за «стеклянные» частицы. Производство вин с такими грубыми визуальными дефектами невыгодно для бизнеса, и коммерческие винодельни избегают этих сложных проблем с потребителями, «стабилизируя холодом» все свои белые и розовые вина. В процессе холодной стабилизации удаляется избыток битартрата калия.
РЕЗЮМЕ
Виноградные сахара состоят в основном из двух моносахаридов - глюкозы и фруктозы, и эти два простых сахара встречаются примерно в равных пропорциях. Простые молекулы сахара могут объединяться и образовывать более крупные молекулы сахара, называемые дисахаридами и полисахаридами. И глюкоза, и фруктоза могут быть легко сброжены, но большинство дисахаридов и полисахаридов необходимо расщепить на более мелкие простые сахарные компоненты, прежде чем их можно будет легко превратить в спирт. Многие крупные молекулы сахара могут быть гидролизованы и расщеплены на более мелкие молекулы ферментами, кислотами или нагреванием.
Когда в вино добавляют сахарозу (столовый сахар), она часто придает странный вкус, потому что может потребоваться много недель, прежде чем винные кислоты смогут гидролизовать всю сахарозу в глюкозу и фруктозу. Даже в теплом подвале странные ароматы могут сохраняться в течение нескольких недель. Однако, когда вся сахароза гидролизуется на глюкозу и фруктозу, странный привкус полностью исчезает, и вино приобретает нормальный вкус.
Органические кислоты придают столовым винам терпкий вкус. Виноделы, работающие с виноградом, выращенным в холодном климате, часто поощряют яблочно-молочное брожение, чтобы снизить содержание кислоты в своих винах. Виноделы, работающие с виноградом, выращенным в теплом климате, часто добавляют в сок винную кислоту, чтобы повысить кислотность готового вина. В любом случае винодел стремится к правильному количеству кислоты для получения сбалансированного вина.
Иногда виноделы предпочитают сохранить в вине как можно больше яблочной кислоты, поэтому они намеренно препятствуют прохождению ЯМБ. Однако красное вино не является биологически стабильным, если в нем сохраняется яблочная кислота, и тогда винодел должен принимать особые меры предосторожности. Профессиональные виноделы пропускают вино, содержащее яблочную кислоту, через стерильный фильтр и удаляют бактерии при розливе вина в бутылки. Домашние виноделы предотвращают прохождение ЯМБ в бутылке, добавляя небольшое количество фумаровой кислоты.
Битартрат калия может осаждаться из вина очень медленно, и часто образуются неприглядные отложения в бутылках, когда тартраты выпадают в осадок после розлива вина в бутылки. Поэтому виноделы всегда используют процедуру холодной стабилизации для удаления излишков тартратных материалов из белых и розовых вин перед розливом этих вин в бутылки.
