Периодическое брожение виноградного сусла проводили в бутылках в аэробных условиях, которые обеспечивались свободным притоком воздуха через ватную пробку.
Схема лабораторного аппарата непрерывного сбраживания виноградного сусла.
Поточное брожение осуществляли на лабораторном аппарате, состоящем из горизонтальных стеклянных сосудов — секций, соединенных последовательно переходными трубками. Сосуды емкостью 350—400 л/д, расположенные наклонно в деревянном штативе, помещали в два водяных термостата, в которых автоматически поддерживалась необходимая температура. Таким образом, аппарат представлял собой ряд сообщающихся сосудов-секций, где сусло перетекало из верхней части каждой предыдущей в нижнюю часть последующей секции и так далее (см. рисунок).
Притек свежего виноградного сусла в аппараты осуществлялся автоматически действующим дозатором, работа которого основана на принципе свободного вытекания определенного объема жидкости в единицу времени.
Сбродившее виноградное сусло отводилось в специальные приемники с двойными бумажными фильтрами для отделения виноматериала от дрожжей. В результате получали отфильтрованный виноматериал, зафиксированный на определенном этапе брожения, с 8—9% остаточного сахара — середина брожения (2-секционный аппарат) и с 0,5— 1 % остаточного сахара — конец брожения (4-секционный аппарат).
Аппараты поточного брожения работали при температуре 20 и 28 оС.
Брожение вели на дрожжах расы Феодосия 1 —19 вида Sacclialomyces vini. Двухсуточную дрожжевую разводку вводили в каждую секцию бродильного аппарата в количестве 6% от объема секции.
Секции бродильного аппарата заполняли последовательно, начиная с последней, ежесуточно при температуре брожения 28 °C и через двое суток — при 20 °C. Непрерывный поток в подаче сусла на брожение устанавливался после полного выбраживания сахара в последней секции четырехсекционного аппарата и после сбраживания до 8—9% остаточного сахара во второй секции двухсекционного аппарата.
Опыты по поточному брожению вели на пастеризованном сусле, содержащем 21% сахаров, и на свежем виноградном сусле из сорта Кульджинский, содержащем после отстаивания 17,2% сахаров, 82 мг л SO2 общей, 33 мг/л SO2 свободной, 10,4 г/л титруемых кислот. Во время отстаивания свежее сусло обрабатывалось пектолитическим ферментным препаратом «Нигрин ПК» в количестве 0,05 г/л.
Режим брожения устанавливали по количеству сахаров, содержание которых в виноматериале находили по удельному весу. В виноматериалах определяли общее количество высших спиртов колориметрическим методом — по реакции окрашивания с n-диметиламинобензальлегидом [6]; содержание сложных эфиров (этилацетата и энантовых эфиров) - по методу А. А. Налимовой [7]; общее количество азота методом Квельдаля.
Образование высших спиртов и сложных эфиров винными дрожжами в процессе непрерывного брожения
Высшие спирты влияют на вкус и букет вин и в зависимости от строения различаются по запаху [12].
Амиловый, гексиловый и гептиловый спирты имеют фруктовый запах; нониловый и дециловый при разбавлении приобретают цветочный запах с тонами розы; бутиловый и изоамиловый спирты при любом разбавлении обладают запахом с сивушным оттенком. Изоамиловый, изобутиловый и н-пропиловый спирты представляют основную массу сивушных масел, состав которых меняется как количественно, так и качественно в зависимости от природы сбраживаемой среды, используемых дрожжей, условий брожения и многих других факторов.
Таким образом, сивушные масла, находящиеся в сброженном материале в большом количестве, могут придать вину неприятный сивушный тон и в известной мере оказывать также нежелательные воздействия на организм человека, ибо обладают выраженным наркотическим действием [19].
В литературе имеются сведения о содержании высших спиртов, синтезируемых винными дрожжами при периодическом брожении виноградного сусла. Однако данные о влиянии различных условий брожения на процесс образования высших спиртов весьма противоречивы. По данным Е. Пейно и Г. Гумберто [16], большее количество высших спиртов образуется в более анаэробных условиях. По сведениям А. Г. Канн и Π. М. Грачевой [4] и Μ. Т. Денщикова с С. С. Рылкиным и других [1], увеличение аэрации снижает образование высших спиртов. По данным же Ж. Ингрехема и Ж. Гюймо [14], аэрация усиливает биосинтез высших спиртов.
Оптимальной температурой для образования высших спиртов Пенно и Гумберто [16] считают 20 °C. При температуре 35 °C количество их составляет не более четвертой части, накопившихся при 20 °C.
Μ. Т. Денщиков и другие [1] приводят данные по количеству высших спиртов в пиве, полученном при поточном брожении. Они сообщают, что с продолжительностью опыта количество высших спиртов достигает своего максимального значения: на выходе из поточного аппарата в первые дни работы пиво содержало 120 мг/л высших спиртов, к концу 34 суток брожения — 230 мг/л.
Столь противоречивые данные о биосинтезе высших спиртов должны быть рассмотрены на современном уровне знаний, на основе известных нам теорий.
Еще Ф. Эрлихом было высказано и экспериментально показано, что дрожжи, используя аминные группы аминокислот в качестве азотного питания, освобождают неиспользованный углеродный скелет аминокислоты в виде соответствующего спирта, содержащего на один углеродный атом меньше, чем исходная аминокислота. Таким образом, карбоксильная группа аминокислоты отщепляется в виде СО2, а аминная— в виде ΝΗ3. Правильность этого положения была подтверждена многочисленными опытами различных исследователей как на синтетических средах, так и на нативных субстратах, в том числе с добавкой какой-либо определенной аминокислоты, которая при выбраживании давала соответствующий спирт.
Так как необходимость азотного питания дрожжей наиболее резко проявляется при их размножении, то естественно предположить, что наивысшее напряжение биосинтеза высших спиртов следует ожидать в фазе разбраживания и накопления биомассы. Точно так все факторы, способствующие размножению дрожжей, а следовательно их усиленному азотному питанию (например, аэрация), должны приводить к повышению биосинтеза высших спиртов. Со временем, при накоплении опытных данных, появилось предположение, что биосинтез высших спиртов по механизму Эрлиха не является единственным.
В ряде работ [13, 15] было показано, что высшие спирты в бродящих средах под действием ферментных систем дрожжей могут быть синтезированы из сахаров через уксусный альдегид.
По мнению некоторых исследователей [20], большая часть высших спиртов синтезируется из уксусного альдегида и лишь меньшая — по механизму Эрлиха Остается неясным, какие же условия брожения и состояния дрожжей благоприятствуют синтезу высших спиртов на базе уксусного альдегида.
Нельзя не обратить внимание также и на то обстоятельство, что дрожжи, используя одну или ограниченное количество аминокислот, способны осуществлять биосинтез самых разнообразных аминокислот. Это явление, описанное Е. Пейно и С. Лафон-Лафуркад [18], впоследствии было подтверждено А. К. Родопуло, И. А. Егоровым и Н. Г. Саришвили [10]. В работе Η. М. Сисакяна, А. К. Родопуло и других [11], например, показано, что если дрожжи имеют в качестве азотного питания фенилаланин, то после некоторого времени инкубации они образуют в среде ряд аминокислот: лизин, аспарагиновую кислоту, серин, глицин, метионин, валин, лейцин, а по окончании брожения — из высших спиртов не только фенилэтиловый, по и метиловый, изобутиловый и изоамиловый спирты. Можно предположить, что вначале происходило трансаминирование с образованием разнообразных аминокислот, которые потом использовались, вероятно, по механизму Эрлиха с образованием соответствующих высших спиртов. На возможность такого процесса указывают Е. Пейно и Г. Гумберто [16, 17]. Биохимия этих процессов еще подлежит более глубокому изучению.
Сведений о биосинтезе высших спиртов винными дрожжами в процессе поточного брожения виноградного сусла почти нет, в то время как поточное брожение находит широкое применение и принимает производственные масштабы в винодельческой промышленности.
