Риски, связанные с развитием молочнокислых бактерий в вине

Е.В. Кушнерева, к.т.н., н.с.,
Н.М. Агеева, д.т.н., профессор
Государственное научное учреждение Северо-Кавказский зональный научно- исследовательский институт садоводства и виноградарства Россельхозакадемии, Россия, 350901, ул.40 лет Победы, 39, Краснодар,

РИСКИ, СВЯЗАННЫЕ С РАЗВИТИЕМ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ В ВИНЕ

Исследовано влияние факторов среды на развитие молочнокислых бактерий в вине. Установлены максимальные концентрации лизоцима и танина для ингибирования молочнокислых бактерий. Разработан метод определения биогенных аминов с помощью капиллярного электрофореза.

The influence of environmental factors on the development of lactic acid bacteria in wine. Established maximum concentration of lysozyme and tannin to inhibit lactic acid bacteria. Amethod for determination of biogenic amines by capillary electrophoresis.

Ключевые слова: биологическое кислотопонижение, молочнокислые бактерии, танин, дуб, лизоцим, биогенные амины

Молочнокислые бактерии (мкб) играют различную роль в винодельческом производстве: с одной стороны, они обусловливают превращение яблочной кислоты в молочную (яблочно-молочное брожение), улучшая качество вина; с другой стороны, мкб могут быть причиной заболевания вина, сопровождающегося появлением различных посторонних тонов, в том числе квашеных. Такое различие в действии мкб объясняется их разнообразием: в вине идентифицировано 4 рода (Oenococcus, Pediococcus, Leuconostoc, Lactobacillus) и 9 видов молочнокислых бактерий (Oenococcus oeni, Pediococcus damnosus, Pediococcus pentosaceus, Pediococcus parvulus, Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus brevis, Lactobacillus hilgardii, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum) [1]. Таким образом, в вине возможно развитие различных рисков изменения качества, обусловленных как отдельными видами мкб, так и эффектом их суммарного воздействия. Наиболее адаптированными для проведения яблочно-молочного брожения являются штаммы гетеро- ферментативного вида Oenococcus oeni, которые не сбраживают лимонную кислоту и арабинозу.
Вино - это среда, содержащая факторы, активирующие или ограничивающие развитие молочнокислых бактерий, поэтому исследования влияния факторов среды на развитие молочнокислых бактерий являются актуальными. К таким факторам относятся pH, спирт, питательные вещества, диоксид серы, температура, ингибиторы. В зависимости от химического состава вина все факторы среды можно условно разделить на следующие группы (табл.1) - экстремальные, трудные, малоблагоприятные и благоприятные. В связи с этим исследование их влияния на мкб вина представляет определенный интерес как с научной, так с практической точки зрения.
В качестве объектов исследования использовали образцы красных и белых вин, выработанных предприятиями Краснодарского края. Микроскопирование проб проводили по [1]. Физико-химические показатели виноматериалов определяли по методикам действующих ГОСТ и ГОСТ Р, содержание органических кислот, биогенных аминов - методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель 1ОЗР», концентрацию летучих ароматических соединений - методом газожидкостной хроматографии на хроматографе «Кристалл-2000М».
Проведены исследования по выявлению влияния различных факторов среды (вино) на развитие молочнокислых бактерий и протекание процесса яблочно-молочного брожения и его остановку [2].
Наиболее распространенным способом остановки яблочно-молочного брожения является добавление диоксида серы в концентрации 150-180 мг/дм³. Недостатком этого приема является то, что в больших дозах диоксид серы отрицательно влияет на организм человека, как при работе с ним, так и при употреблении виноматериалов, полученных с его использованием.
Вторым по частоте применения является метод пастеризации виноматериала перед розливом. Однако недостаток этого способа - появление во вкусе и аромате увареных тонов.
При окончательном фильтровании вин обычно используют плотные диатомитовые, пластинчатые или мембранные фильтры.

Факторы, влияющие на проведение процесса яблочно-молочного брожения в виноматериалах
Таблица 1

Сорбаты не эффективны относительно большинства мкб, и последующая их активность в присутствии сорбатов в бутылке может привести к формированию аромата герани.
Полифенолы тормозят развитие активности нежелательных микроорганизмов в винах, в том числе мкб, ввиду чего красные вина микробиологически более устойчивы, чем белые. Наши исследования [2] показали, что внесение танина в вино оказывает ингибирующее действие на молочнокислые бактерии в концентрации свыше 1,5 г/дм³.
При проведении кислотопонижения в дубовой таре нами установлено, что в вине увеличивается содержание альдегидов, летучих кислот, эфиров и ацеталей (табл. 2).
Кроме того, исследования показали, что в русском черешчатом дубе («Адыгея-Моро») запас лигнина больше, чем во французском (лимузенский), и биологическое кислотопонижение с помощью молочнокислых бактерий способствует усилению экстракции из более глубоких слоев зерен лигнина.
Так как для ингибирования молочнокислых бактерий танина недостаточно, мы изучили действие фермента лизоцима (вар. 1 и 2) на ультраструктуру клеток бактерий, оболочки и клеточного содержимого на границе контакта с оболочкой в сравнении с контрольными вариантами (контр. 1 и 2). Установлено, что контактирование клетки с лизоцимом приводит как к изменению проницаемости клеток, так и изменению химического состава цитоплазмы и разрушению клетки.
В процессе лизиса бактериологической клетки лизоцим разрушает пептидоглюкан, виноматериал обогащается хитиновыми веществами, положительно влияющими на стабильность, так как являются сорбентами животного происхождениями.
На основе этих данных был разработан способ, предусматривающий обработку виноматериала на стадии ЯМБ смесью лизоцима и танина [3].
Для того, чтобы провести кислотопонижение в вине, необходимо либо или ждать спонтанного самопроизвольного процесса, или использовать бактерии, содержащиеся в коммерческих препаратах.
Следует учитывать возможные риски, связанные со спонтанным процессом яблочно-молочного брожения:

1.  увеличение массовой концентрации летучих кислот;
2.  избыточная концентрация диацетила;
3.  маскируются фруктовые сортовые ароматы;
4.  образование летучих фенолов;
5.  образование биогенных аминов;
6.  образование гераниевого тона.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что в аэробных условиях диацетила образуется в 6 раз больше, чем в анаэробных. В процессе спонтанного яблочно-молочного брожения в течение первых 10 суток идет рост концентрации диацетила с 2 до 7 мг/дм³, а затем наблюдается снижение концентрации до 2 мг/дм³, при этом общее время протекания яблочно-молочного брожения составляет 24 суток.
Согласно органолептической оценке, вине с концентрацией диацетила до 7,5 мг/дм³ ощущаются сливочные оттенки, с дальнейшим ростом концентрации до 15 мг/дм³ появляются тона окисленности.
Появление мышиного тона в винах согласно исследованиям [4] связано с действием микроорганизмов: дрожжи Dekkera и Brettanomyces и молочнокислые бактерии Lactobacillus brevis и hilgardii. Вещества, ответственные за появление «мышиного тона», имеют в своей химической структуре N-гетероцикл: 2-этилтетрагидропиридин, 2-ацетилтетрагидропири- дин, 2-ацетил-1пиролин.
Дегустационная оценка и газохроматографический анализ ароматических компонентов свидетельствуют о том, что во время ЯМБ может образовываться или уменьшаться концентрация ацетальдегида, обладающего ароматом зеленого яблока, маринада, тонами окисленности. Обычно при уменьшении его концентрации высвобождается SO2 из связанной формы.
Бактерии вида Lactobacillus могут продуцировать летучие фенолы. Они образуются из предшественников - коричная кислота, находящихся в винограде, в результате жизнедеятельности микроорганизмов.
Присутствие летучих фенолов (4-этил-фенол) ответственно за появление в вине таких тонов, как плохо обработанная кожа, лошадиный пот, конюшня.
Бактерии вида Pediococcus вызывают заболевание десертных и крепких вин, потребляя сахара, вызывают процесс молочнокислого брожения, увеличивают массовые концентрации титруемых и летучих кислот.
В результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий в вине могут образовываться биогенные амины [5]. Основные представители: гистамин, тирании, путресцин, кадаверин. Биогенные амины (гистамин) образуются из свободной аминокислоты (гистидин) под действием фермента (гистидин-декарбоксилаза). В малых дозах в организме человека под действием гистамина происходит сокращение мышечных волокон, стимуляция нейронов, активирование желудочной секреции, реакции на аллергии.
В повышенных дозах у человека возникают головные боли, повышение температуры, некоторые чувствительные люди могут реагировать образованием канцерогенных нитрозаминов. Некоторые страны, такие как США, Швеция, Австрия, Нидерланды установили ограничения по максимальному содержанию биогенных аминов (в основном гистамина) в продуктах питания.

Таблица 2
Изменение летучих компонентов в виноматериалах, выдержанных на дубовой клепке

Есть несколько методов определения биогенных аминов. Практически все они основаны на молекулярной спектроскопии (тонкослойную хроматографию, газовую хроматографию, масс-спектрометрию, жидкостную хроматографию).
Почти всегда основная проблема при идентификации аминов - это пробоподготовка.
Нами разработан метод идентификации биогенных аминов с применением капиллярного электрофореза. Установлено, что бактерии Pediococcus cerevisiae ответственны за образование в вине гистамина, Leuconostoc mesenteroides образовывает тирании. Коммерческие расы О. Oeni, применяемые при винификации, не производят гистамин, тирамин и путресцин.
Таким образом, при проведении биологического кислотопонижения с помощью молочнокислых бактерий необходимо использовать коммерческие штаммы, что снижает риски возникновения посторонних тонов и микробиальной нестабильности вина, а также канцерогенных нитрозаминов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бурьян Н.И. Практическая микробиология виноделия. Симферополь: Таврида, 2003. -560 с.
2. Кушнерева, Е.В. Сравнительный анализ современных способов кислотопонижения/Е.В. Кушнерева, Н.М. Агеева/Альманах современной науки и образования. - 2010. -  №8 (39). - С.80-84.
3. Касай Е.В., Агеева Н.М., Гугучкина Т.И. Способ обработки виноградных натуральных сухих виноматериалов с повышенной кислотностью. Патент РФ.
4. Grbin, P.R.; Henschke, Р.А., 2000: Aust. J. Grape and Wine Res. 6, 255-262.
5. Onal, A., 2007. A review: Current analytical methods for the determination of biogenic amines in foods. Food Chem. 103, 1475-1486.