The Evolution of Fermentation Knowledge and Its Impact on Wine Quality

Η Ελληνική έκδοση βρίσκεται κάτω από την Αγγλική.

Для версии на русском языке, смотрите ниже.

The Evolution of Fermentation Knowledge and Its Impact on Wine Quality

 

Wine, an age-old drink, results from fermenting grape juice, a process heavily dependent on the action of yeast and bacteria. This has made wine a consistent favorite throughout history, cherished for its flavors and cultural importance [1].

Microorganisms are crucial in wine fermentation, as they transform the grapes’ sugars into alcohol, defining the wine's character and flavor profile. In a quirky tale by Kilgore Trout, depicted in Kurt Vonnegut's "Breakfast of Champions," two yeast cells engage in a conversation about life's purpose while consuming sugar and being overwhelmed by their own waste, never realizing they were part of creating Champagne [2].

Early Observations to Pasteur's Discoveries

 

This paragraph is going to give a general history line on the human discoveries of what fermentation is, showing details of how people were understanding it within the timeline.

From the earliest records of civilization, humans have been crafting bread and fermented drinks. However, the pivotal function of yeasts in the alcoholic fermentation process, especially in converting grapes into wine, wasn't acknowledged until the mid-19th century. Ancient civilizations attributed the bubbling seen during fermentation (derived from the Latin word "fervere," meaning to boil) to the interaction of various substances during the grape-crushing process. It wasn't until 1680 that Antonie van Leeuwenhoek, a Dutch fabric merchant, spotted yeasts in beer wort (a liquid solution of extracted grains, a sugar source that brewers create and then ultimately feed to beer yeasts) through a microscope he had designed and made. However, he failed to connect these organisms to the process of alcoholic fermentation. The chemical analysis of alcoholic fermentation began with Antoine Lavoisier, a French chemist, at the end of the 18th century, with Joseph Louis Gay-Lussac, a French chemist and physicist furthering this research. In 1785, the Italian scientist Adamo Fabroni became the first to explain the chemical composition of the ferment behind alcoholic fermentation, describing it as a substance with both plant and animal properties. He proposed that this substance located on grapes and wheat triggered alcoholic fermentation upon contact with the sugar in the must [3].

In 1837, Charles Cagnard de La Tour, a French physicist, was the first to prove yeast's nature as a living entity, capable of reproduction and belonging to the plant realm, and fundamental to the fermentation of sugar-rich liquids. This view was supported by the German scientist Theodor Schwann, who also demonstrated that heat and certain chemicals could halt the fermentation process. He referred to beer yeast as "zuckerpilz," or sugar fungus, a term later Latinized to Saccharomyces by Franz Meyen, a Prussian physician and botanist, in 1838. This biological perspective, though evident to us now, faced initial skepticism. Chemists, like Justus von Liebig, believed that chemical reactions drove sugar's fermentation, rather than cellular life. [3].

Louis Pasteur's seminal research in the late 19th century on wine and beer solidified the biological understanding of alcoholic fermentation. He identified that yeasts initiating the fermentation in grapes must came directly from grapes themselves, isolating various types and showing how they affected wine's taste. Pasteur also highlighted how oxygen influenced yeast's sugar consumption and noted that yeast could produce other substances, such as glycerol, besides alcohol and carbon dioxide. Following Pasteur, the study of yeasts and fermentation expanded significantly, benefiting from advancements in microbiology, biochemistry, genetics, and molecular biology. Scientists categorize yeasts as single-celled fungi that reproduce through budding and binary division, including some multicellular fungi that exhibit a unicellular phase (a stage in their life cycle or behavior when they exist as single, independent cells) [3].

Scanning electron microscope photograph of proliferating S.cerevisiae cells. The budding scars on the mother cells can be observed [3].

Observation of two enological yeast species having an apiculated form.
(a) Hanseniaspora uvarum. (b) Saccharomycodes ludwigii [3].

Yeast Selection and Wine Character

 

Alcoholic fermentation [4].

Carefully chosen Saccharomyces strains vary greatly in their fermentation dynamics, influenced by their nutritional needs and resilience under various conditions. This diversity of yeast strains can influence how well they compete and thrive in the natural yeast communities found in grape juice or must. This underlines how crucial it is for winemakers to carefully choose the right yeast to ensure they get the desired results from fermentation.The propagation methods of yeast before dehydration ("dehydration" refers to the process of drying yeast to create a stable, inactive product that can be stored and transported more easily) have been shown to significantly impact fermentation performance and, consequently, wine quality. Modern winemaking benefits from oenological yeasts as vital tools for enhancing wine's distinctiveness, allowing winemakers to fine-tune the aroma and taste profiles of their wines. The metabolic by-products of these yeasts contribute significantly to the wine's sensory attributes, producing a range of esters, sulfur compounds, and other molecules that define a wine's character. The choice and management of yeast strains thus remain a critical aspect of crafting high-quality wines, underscoring the science and artistry involved in winemaking [2].

Saccharomyces cerevisiae is the predominant yeast in the final stages of fermentation, mainly handling the conversion to alcohol. However, the early involvement of non-Saccharomyces yeasts can also markedly affect the wine's aromatic and flavor qualities. These yeasts, once considered mainly for their spoilage potential, are now acknowledged for their beneficial effects on wine's overall character [1].

Understanding Bacterial Roles

 

In the wine-producing process, it's important to know that not only yeasts, which we've mentioned earlier, can be involved, but also other microorganisms. In this paragraph, we’ll give you some of those who can participate in the fermentation process.

Crucial to the final result of wine production are lactic acid bacteria (LAB), organisms that transform glucose into lactic acid. LAB can be categorized into two groups: a) homofermentative lactic acid bacteria, which exclusively produce lactic acid, and b) heterofermentative lactic acid bacteria, which generate lactic acid, carbon dioxide (CO2), and sometimes ethanol or acetate [1].

Malolactic Fermentation [5].

Malolactic fermentation (MLF), or malolactic conversion, softens the more robust malic acid, in fresh wine, to the gentler lactic acid and carbon dioxide. Although it is termed as fermentation, it's more accurately a bacterial-driven conversion, primarily by lactic acid bacteria naturally present or intentionally introduced in wineries. This step, usually following the alcoholic fermentation, aims to lessen wine acidity, bolster stability, and improve sensory qualities like aroma and taste. MLF is particularly beneficial for red wines from cooler regions, helping to temper acidity and enrich wines with complexity. By the early 1990s, mastering MLF marked a significant leap in winemaking, with its application in numerous fine red and sparkling wines, and a growing number of white varieties, either through indigenous or supplemented bacteria [6].

Winemakers in warmer regions or during hotter years may opt to restrict MLF to maintain the wine’s acidity. Varietals such as Chardonnay tend to benefit from MLF, gaining in flavor complexity, whereas Riesling and Chenin Blanc usually bypass it to retain their characteristic acidity. The process of MLF notably lowers acidity, particularly in wines with high starting levels of malic acid, and may lead to the production of diacetyl, which gives a buttery scent but requires careful control to prevent overpowering the wine. Sometimes, after MLF, winemakers might need to re-acidify the wine to achieve the desired taste balance [6].

Another set of microbes, acetic acid bacteria (AAB), threaten the winemaking process by turning sugars and alcohols into organic acids, risking spoilage. Their proliferation is usually checked during fermentation but can increase with post-fermentation oxygen exposure. This highlights the necessity of meticulous wine storage and handling techniques to mitigate spoilage risks [1].

Modern Fermentation Practices

 

The techniques of winemaking diverge between employing the native microbes from the vineyard and winery (autochthonous fermentations) and the addition of commercial yeast strains (inoculated fermentations). Wines from autochthonous fermentations typically display more nuanced aromas and textures, whereas inoculated fermentations focus on specific flavor profiles or more predictable fermentation outcomes. Managing these microbial populations is key to crafting wines that meet the desired standards [1].

Conclusion

 

In conclusion, the evolution of fermentation knowledge has significantly enhanced wine quality and diversity, striking a delicate balance between art and science in winemaking. From ancient mysteries to modern microbiological insights, our understanding has deepened, allowing for greater control over fermentation dynamics. Scientists like Louis Pasteur paved the way for selective yeast breeding, while the roles of lactic acid and acetic acid bacteria have been recognized. Today, winemakers navigate between traditional and modern fermentation approaches, blending tradition with innovation to craft exceptional wines. As we continue to advance, we honor tradition while embracing new possibilities for enhancing wine quality and variety.

We are deeply grateful for joining us on this informative journey and invite you to keep an eye out for our upcoming posts. We're excited to bring you more intriguing facts and findings from the captivating world of Enology. Catch you in our next update! 🍇🌎

Ελληνική Έκδοση

Η Εξέλιξη της Γνώσης για τη Ζύμωση και η Επίδρασή της στην Ποιότητα του Κρασιού

 

Το κρασί, ένα ποτό με ρίζες στην αρχαιότητα, προκύπτει από τη ζύμωση του χυμού των σταφυλιών, μια διαδικασία που εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη δράση των ζυμών και των βακτηρίων. Αυτό έχει καταστήσει το κρασί ένα σταθερά αγαπημένο ποτό στην ιστορία, αγαπητό για τις γεύσεις και την πολιτισμική του σημασία [1].

Οι μικροοργανισμοί είναι κρίσιμοι στη ζύμωση του κρασιού, καθώς μετατρέπουν τα σάκχαρα των σταφυλιών σε αλκοόλη, προσδιορίζοντας τον χαρακτήρα και το αρωματικό προφίλ του κρασιού. Σε μια ιδιόρρυθμη ιστορία του Kilgore Trout, που απεικονίζεται στο "Breakfast of Champions" του Kurt Vonnegut, δύο κύτταρα ζύμης συνομιλούν για το νόημα της ζωής ενώ καταναλώνουν ζάχαρη και κατακλύζονται από τα δικά τους απόβλητα, χωρίς να συνειδητοποιούν ότι ήταν μέρος της διαδικασίας δημιουργίας της σαμπάνιας [2].

Από τις Πρώτες Παρατηρήσεις έως τις Ανακαλύψεις του Pasteur

 

Αυτή η παράγραφος θα σας παρουσιάσει μια γενική ιστορική αναδρομή στις ανθρώπινες ανακαλύψεις σχετικά με τη ζύμωση, παρουσιάζοντας λεπτομέρειες για το πως οι άνθρωποι την αντιλαμβάνονταν κατά το πέρασμα του χρόνου.

Από τις πρώτες καταγραφές του ανθρώπινου πολιτισμού, οι άνθρωποι έφτιαχναν ψωμί και ζυμωμένα ποτά. Ωστόσο, η καθοριστική λειτουργία των μυκήτων ζύμης στη διαδικασία της αλκοολικής ζύμωσης, ειδικά στη μετατροπή των σταφυλιών σε κρασί, δεν αναγνωρίστηκε μέχρι τα μέσα του 19ου αιώνα. Οι αρχαίοι πολιτισμοί απέδιδαν το αφρισμό που παρατηρείται κατά τη ζύμωση (και τον ονόμαζαν βρασμό), στην αλληλεπίδραση διαφόρων ουσιών που δρουν κατά τη διαδικασία του πατήματος των σταφυλιών.

Ήταν μόλις το 1680, όταν ο Ολλανδός έμπορος υφασμάτων Antonie van Leeuwenhoek παρατήρησε ζυμομύκητες στη βύνη (δηλαδή στο υγρό διάλυμα που παρασκευάζεται από δημητριακά που έχουν εκχυλιστεί τα σάκχαρά τους, και το οποίο οι ζυθοποιοί δημιουργούσαν για να ταΐζουν τις ζύμες μπύρας) μέσω ενός μικροσκοπίου που είχε σχεδιάσει και κατασκευάσει ο ίδιος. Ωστόσο δεν κατάφερε ποτέ να συνδέσει αυτούς τους οργανισμούς με τη διαδικασία της αλκοολικής ζύμωσης. Η χημική ανάλυση της αλκοολικής ζύμωσης ξεκίνησε με τον Antoine Lavoisier, έναν Γάλλο χημικό, στα τέλη του 18ου αιώνα, με τον Γάλλο χημικό και φυσικό Joseph Louis Gay-Lussac να επεκτείνει περαιτέρω αυτή την έρευνα. Το 1785, ο Ιταλός επιστήμονας Adamo Fabroni έγινε ο πρώτος που εξήγησε τη χημική σύσταση ενός ζωντανού οργανισμού που βρίσκεται πίσω από την αλκοολική ζύμωση, χάρη στα ένζυμά του, περιγράφοντάς το ως μια ουσία με φυτικές και ζωικές ιδιότητες. Πρότεινε ότι αυτή η ουσία, που βρίσκεται στα σταφύλια και το σιτάρι, προκαλεί αλκοολική ζύμωση κατά την επαφή της με τη σάκχαρα του γλεύκους (μούστου) των σταφυλιών [3].

Το 1837, ο Γάλλος φυσικός Charles Cagnard de La Tour ήταν ο πρώτος που απέδειξε τη φύση της ζύμης ως ζωντανός οργανισμός, που ανήκει στο φυτικό βασίλειο και είναι ικανός για αναπαραγωγή. Επιπλέον έχει τη θεμελιώδη ικανότητα της ζύμωση υγρών πλούσιων σε σάκχαρα. Αυτή η άποψη υποστηρίχθηκε από τον Γερμανό επιστήμονα Theodor Schwann, ο οποίος επίσης απέδειξε ότι η θερμότητα και ορισμένα χημικά μπορούσαν να σταματήσουν τη διαδικασία της ζύμωσης. Αναφέρθηκε επίσης στη μαγιά της μπύρας ως "zuckerpilz", ή μύκητα ζάχαρης, όρος που λατινοποιήθηκε αργότερα, το 1838, σε Saccharomyces από τον Franz Meyen, έναν φυσικο και βοτανολόγο από την Πρωσία. Αυτή η βιολογική προοπτική, αν και προφανής για εμάς τώρα, αντιμετωπίστηκε αρχικά με ιδιαίτερη επιφύλαξη. Χημικοί όπως ο Justus von Liebig πίστευαν ότι οι χημικές αντιδράσεις ήταν αυτές που οδηγούσαν στη ζύμωση της ζάχαρης, και όχι η κυτταρική ζωή [3].

Οι σημαντικές έρευνες του Louis Pasteur στα τέλη του 19ου αιώνα για το κρασί και την μπύρα επιβεβαίωσαν τη βιολογική κατανόηση της αλκοολικής ζύμωσης. Ο Louis Pasteur αναγνώρισε ότι οι ζυμομύκητες που ξεκινούν τη ζύμωση στα σταφύλια πρέπει να προέρχονται απευθείας από τα ίδια τα σταφύλια, απομονώνοντας διάφορους τύπους ζυμών και δείχνοντας πώς επηρεάζουν τη γεύση του κρασιού. Ο Pasteur επεσήμανε επίσης τον τρόπο με τον οποίο το οξυγόνο επηρέαζε την κατανάλωση σακχάρων από τις ζύμες και παρατήρησε ότι οι ζύμες μπορούν να παράγουν και άλλες ουσίες εκτός από την αλκοόλη και το διοξείδιο του άνθρακα, όπως για παράδειγμα η γλυκερίνη. Μετά τον Pasteur, η μελέτη των μυκήτων ζύμης και της ζύμωσης επεκτάθηκε σημαντικά, ωφελούμενη από τις προόδους στη μικροβιολογία, τη βιοχημεία, τη γενετική και τη μοριακή βιολογία. Πλέον, οι επιστήμονες κατατάσσουν τους ζυμομύκητες ως μονοκύτταρους μύκητες που αναπαράγονται μέσω εκβλάστησης και διχοτόμησης, συμπεριλαμβανομένων και ορισμένων πολυκύτταρων μυκήτων που παρουσιάζουν μονοκύτταρη φάση, δηλαδή ένα στάδιο στον κύκλο ζωής ή τη συμπεριφορά τους όταν υπάρχουν ως μεμονωμένα, ανεξάρτητα κύτταρα [3].

Φωτογραφία ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης πολλαπλασιαζόμενων κυττάρων S. cerevisiae. Μπορούν να παρατηρηθούν τα σημάδια εκβλάστησης στα μητρικά κύτταρα [3].

Παρατήρηση δύο ειδών οινολογικών μυκήτων ζύμης με αποφυάδα μορφή. 

(α) Hanseniaspora uvarum. (β) Saccharomycodes ludwigii [3].

Επιλογή Ζυμομυκήτων και Χαρακτήρας Κρασιού

 

Αλκοολική Ζύμωση [4].

Όλα τα προσεκτικά επιλεγμένα στελέχη ζυμομυκήτων Saccharomyces διαφέρουν μεταξύ τους σημαντικά ως προς τη δυναμική της ζύμωσής τους, και επηρεάζονται από τις διατροφικές τους ανάγκες και την ανθεκτικότητά τους υπό διάφορες συνθήκες.

Αυτή η ποικιλομορφία στελεχών μπορεί να επηρεάσει το πόσο καλά ανταγωνίζονται και ευδοκιμούν στις φυσικές κοινότητες ζυμομυκήτων που βρίσκονται στο γλεύκος, και προέρχονται από τα σταφύλια. Αυτό υπογραμμίζει το πόσο σημαντικό είναι για τους οινοπαραγωγούς να επιλέγουν προσεκτικά τους σωστούς ζυμομύκητες για να εξασφαλίσουν ότι θα έχουν τα επιθυμητά αποτελέσματα από τη ζύμωση. Έχει αποδειχθεί ότι οι μέθοδοι πολλαπλασιασμού των ζυμομυκήτων πριν από την αφυδάτωση (η "αφυδάτωση" αναφέρεται στη διαδικασία ξήρανσης των ζυμομυκήτων για τη δημιουργία ενός σταθερού, ανενεργού προϊόντος που μπορεί να αποθηκευτεί και να μεταφερθεί πιο εύκολα) επηρεάζουν σημαντικά την απόδοση της ζύμωσης και, κατά συνέπεια, την ποιότητα του κρασιού. Η σύγχρονη οινοποιία ωφελείται από τους οινολογικούς ζυμομύκητες ως ζωτικά εργαλεία για την ενίσχυση της μοναδικότητας του κρασιού, επιτρέποντας στους οινοποιούς να προσαρμόσουν τα αρωματικά και γευστικά προφίλ των κρασιών τους. Τα μεταβολικά παραπροϊόντα αυτών των μυκήτων συμβάλλουν σημαντικά στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του κρασιού, παράγοντας μια σειρά από εστέρες, θειούχες ενώσεις και άλλα μόρια που καθορίζουν τον χαρακτήρα ενός κρασιού. Η επιλογή και η διαχείριση των στελεχών ζυμομυκήτων παραμένουν επομένως μία κρίσιμη πτυχή για τη δημιουργία κρασιών υψηλής ποιότητας, υπογραμμίζοντας την επιστήμη και την τέχνη που εμπλέκονται στην οινοποίηση [2].

Ο Saccharomyces cerevisiae είναι ο κυρίαρχος ζυμομύκητας στα τελικά στάδια της ζύμωσης, χειριζόμενος κυρίως τη μετατροπή σε αλκοόλη. Ωστόσο, η πρώιμη συμμετοχή ζυμομυκήτων μη-Saccharomyces μπορεί επίσης να επηρεάσει σημαντικά τα αρωματικά και γευστικά χαρακτηριστικά του κρασιού. Αυτοί οι μύκητες, που κάποτε αντιμετωπίζονταν κυρίως ως πηγή αλλοίωσης για το κρασί, αναγνωρίζονται πλέον για τις ευεργετικές τους επιδράσεις στο γενικότερο χαρακτήρα του κρασιού [1].

Κατανοώντας τους Ρόλους των Βακτηρίων

 

Στη διαδικασία παραγωγής κρασιού, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε ότι όχι μόνο οι ζυμομύκητες που αναφέραμε νωρίτερα μπορούν να εμπλακούν, αλλά και άλλοι μικροοργανισμοί. Σε αυτή την παράγραφο, θα σας δώσουμε μερικούς από εκείνους που μπορούν να συμμετάσχουν στη διαδικασία της ζύμωσης.

Καθοριστικής σημασίας για το τελικό αποτέλεσμα της παραγωγής κρασιού είναι τα βακτήρια γαλακτικού οξέος (LAB), οργανισμοί που μετατρέπουν τη γλυκόζη σε γαλακτικό οξύ. Τα LAB μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε δύο ομάδες: α) ομοζυμωτικά βακτήρια γαλακτικού οξέος, που παράγουν αποκλειστικά γαλακτικό οξύ, και β) ετεροζυμωτικά βακτήρια γαλακτικού οξέος, που παράγουν γαλακτικό οξύ, διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και μερικές φορές αιθανόλη ή οξικό οξύ [1].

Μηλογαλακτική Ζύμωση [5].

Η μηλογαλακτική ζύμωση (MLF) ή αλλιώς μηλογαλακτική μετατροπή, μαλακώνει το πιο στιβαρό μηλικό οξύ ενός φρέσκου κρασιού, στο πιο ήπιο γαλακτικό οξύ, με ταυτόχρονη παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα. Αν και ονομάζεται ζύμωση, για να είμαστε πιο ακριβείς, αποτελεί μια μετατροπή η οποία οφείλεται σε βακτήρια, και κυρίως σε βακτήρια γαλακτικού οξέος που υπάρχουν φυσικά ή εισάγονται σκόπιμα στα οινοποιεία. Αυτό το βήμα, που συνήθως ακολουθεί την αλκοολική ζύμωση, στοχεύει στη μείωση της οξύτητας του κρασιού, την ενίσχυση της σταθερότητας και τη βελτίωση των οργανοληπτικών ιδιοτήτων όπως το άρωμα και η γεύση.

Η μηλογαλακτική ζύμωση είναι ιδιαίτερα ευεργετική για τα ερυθρά κρασιά που παράγονται σε πιο κρύες περιοχές, απαλύνοντας την οξύτητα και εμπλουτίζοντας τα με πολυπλοκότητα. Στις αρχές της δεκαετίας του 1990, η τελειοποίηση της μηλογαλακτικής ζύμωσης σηματοδότησε ένα σημαντικό άλμα στην οινοποιία, με την εφαρμογή της σε πολλά εξαιρετικά ερυθρά και αφρώδη κρασιά, καθώς και σε αυξανόμενο αριθμό λευκών ποικιλιών, είτε μέσω αυτόχθονων είτε συμπληρωματικών βακτηρίων [6].

Οι οινοποιοί σε θερμότερες περιοχές ή κατά τη διάρκεια πιο θερμών ετών μπορεί να επιλέξουν να περιορίσουν τη μηλογαλακτική μετατροπή προκειμένου να διατηρήσουν την οξύτητα του κρασιού τους. Ποικιλίες όπως το Chardonnay τείνουν να ωφελούνται από τη μηλογαλακτική ζύμωση, αποκτώντας πολυπλοκότητα στη γεύση, ενώ το Riesling και το Chenin Blanc συνήθως την παρακάμπτουν για να διατηρήσουν την χαρακτηριστική τους οξύτητα. Η διαδικασία της μηλογαλακτικής ζύμωσης μειώνει σημαντικά την οξύτητα, ιδιαίτερα σε κρασιά με υψηλά αρχικά επίπεδα μηλικού οξέος, στα οποία μπορεί να οδηγήσει και στην παραγωγή διακετυλίου, το οποίο δίνει βουτυρώδεις νότες, αλλά απαιτεί προσεκτικό έλεγχο για να αποφευχθεί η υπερβολική συγκέντρωσή του στο κρασί. Μερικές φορές, μετά τη μηλογαλακτική ζύμωση, οι οινοποιοί μπορεί να χρειαστεί να οξινίσουν το κρασί για να επιτύχουν την επιθυμητή ισορροπία στη γεύση [6].

Τέλος, μια άλλη ομάδα μικροοργανισμών, τα βακτήρια του οξικού οξέος (AAB), απειλούν τη διαδικασία της οινοποίησης μετατρέποντας τα σάκχαρα και τις αλκοόλες σε οργανικά οξέα, με κίνδυνο να προκαλέσουν αλλοίωση στο κρασί. Ο πολλαπλασιασμός τους συνήθως ελέγχεται κατά τη ζύμωση αλλά μπορεί να αυξηθεί με την έκθεση του κρασιού σε οξυγόνο, μετά τη ζύμωση. Αυτό τονίζει την αναγκαιότητα λεπτομερών τεχνικών αποθήκευσης και χειρισμού του κρασιού για τον περιορισμό των κινδύνων αλλοίωσης [1].

Σύγχρονες Πρακτικές Ζύμωσης

 

Οι τεχνικές της οινοποίησης διαφέρουν μεταξύ της χρήσης των εγγενών μικροοργανισμών από τον αμπελώνα και το οινοποιείο (φυσικές/αυτόχθονες ζυμώσεις) και της προσθήκης εμπορικών στελεχών ζυμομυκήτων (ελεγχόμενες/εμβολιασμένες ζυμώσεις). Τα κρασιά από αυτόχθονες ζυμώσεις συνήθως παρουσιάζουν πιο λεπτά αρωματικά προφίλ και πιο λεπτές υφές, ενώ οι ελεγχόμενες ζυμώσεις επικεντρώνονται σε συγκεκριμένα γευστικά προφίλ ή πιο προβλέψιμα αποτελέσματα ζύμωσης. Η διαχείριση αυτών των μικροβιακών πληθυσμών είναι το κλειδί για τη δημιουργία κρασιών που ανταποκρίνονται στα επιθυμητά πρότυπα [1].

Συμπέρασμα

 

Συμπερασματικά, η εξέλιξη της γνώσης για τη ζύμωση έχει βελτιώσει σημαντικά την ποιότητα και την ποικιλία των κρασιών, επιτυγχάνοντας μια λεπτή ισορροπία μεταξύ τέχνης και επιστήμης στην οινοποίηση. Από τα αρχαία μυστήρια έως τις σύγχρονες μικροβιολογικές γνώσεις, έχουμε αποκτήσει βαθύτερη κατανόηση, επιτρέποντας μεγαλύτερο έλεγχο στη δυναμική της ζύμωσης. Επιστήμονες όπως ο Louis Pasteur άνοιξαν το δρόμο για την επιλεκτική αναπαραγωγή ζυμομυκήτων, ενώ οι ρόλοι των βακτηρίων γαλακτικού και οξικού οξέος έχουν πλέον αναγνωριστεί. Σήμερα, οι οινοποιοί κινούνται μεταξύ παραδοσιακών και σύγχρονων προσεγγίσεων ζύμωσης, συνδυάζοντας την παράδοση με την καινοτομία για τη δημιουργία εξαιρετικών κρασιών. Καθώς συνεχίζουμε να προοδεύουμε, τιμούμε την παράδοση ενώ αγκαλιάζουμε και τις νέες δυνατότητες για τη βελτίωση της ποιότητας και της ποικιλίας του κρασιού.

Σας ευχαριστούμε θερμά που μας συντροφεύσατε σε αυτό το ενημερωτικό ταξίδι και σας προσκαλούμε να παρακολουθείτε τις επόμενες αναρτήσεις μας. Ανυπομονούμε να σας μεταφέρουμε περισσότερες συναρπαστικές πληροφορίες και ενδιαφέροντα ευρήματα από τον μαγευτικό κόσμο της Οινολογίας στις επόμενες αναρτήσεις μας. Τα λέμε στην επόμενη ανάρτησή μας! 🍇🌎

Русская версия

Эволюция знаний о ферментации и ее влияние на качество вина.

 

Вино, старинный напиток, получается в результате ферментации виноградного сока, процесса, во многом зависящего от действия дрожжей и бактерий. Это сделало вино неизменным фаворитом на протяжении всей истории, его ценят за его вкус и культурную значимость [1].

Микроорганизмы играют решающую роль в ферментации вина, поскольку они превращают виноградный сахар в спирт, определяя характер и вкус вина. В причудливом рассказе героя, Килгора Траута, в «Завтраке чемпионов» Курта Воннегута, две дрожжи вступают в разговор о цели жизни, потребляя сахар и будучи подавленными собственными отходами, даже не осознавая, что они были частью создания шампанского [2] .

Ранние наблюдения за открытиями Пастера

 

В этом абзаце будет дана общая историческая линия открытий человеком того, что такое ферментация и показаны детали того, как люди понимали брожение в рамках временной шкалы.

С самых ранних времен цивилизации люди изготавливали хлеб и ферментированные напитки. Однако основная функция дрожжей в процессе алкогольного брожения, особенно в превращении винограда в вино, не была открыта до середины 19 века. Древние цивилизации объясняли появление пузырьков во время ферментации (от латинского слова «fervere», что означает «кипеть») взаимодействием различных веществ во время процесса передавливания винограда. Лишь в 1680 году Антони ван Левенгук, голландский торговец тканями, обнаружил дрожжи в пивном сусле (сладкий сироп, который делается из солода и затем сбраживается дрожжами) с помощью сконструированного им микроскопа, хотя ему не удалось связать эти организмы с процессом алкогольного брожения. Химический анализ спиртового брожения начался с Антуана Лавуазье, французского химика, в конце 18 века, а Жозеф Луи Гей-Люссак, французский химик и физик, продолжил эти исследования. В 1785 году итальянский учёный Адамо Фаброни первым объяснил химический состав фермента, лежащего в основе алкогольного брожения, описав его как вещество, обладающее как растительными, так и животными свойствами. Он предположил, что это вещество, находящееся в винограде и пшенице, вызывает алкогольное брожение при контакте с сахаром в сусле [3].

В 1837 году французский физик Шарль Каньяр де Латур первым доказал природу дрожжей как живого существа, способного к размножению, принадлежащего к царству растений и играющего фундаментальную роль в брожении жидкостей, богатых сахаром. Эту точку зрения поддержал немецкий учёный Теодор Шванн, который также продемонстрировал, что тепло и некоторые химические вещества могут остановить процесс брожения. Он называл пивные дрожжи «zuckerpilz», или сахарным грибком, термином, позже латинизированным Францем Мейеном в 1838 году как Saccharomyces. Эта биологическая точка зрения, хотя и очевидная для нас сейчас, поначалу встретила скептицизм. Химики, такие как Юстус фон Либих, считали, что химические реакции управляют ферментацией сахара, а не клеточная жизнь. [3].

Основополагающие исследования вина и пива, проведенные Луи Пастером в конце 19 века, укрепили биологическое понимание алкогольного брожения. Он определил, что дрожжи, инициирующие брожение в винограде, должны происходить непосредственно из самого винограда, выделив различные сорта и показав, как они влияют на вкус вина. Пастер также подчеркнул, как кислород влияет на потребление сахара дрожжами, и отметил, что дрожжи могут производить и другие вещества, такие как глицерин, помимо алкоголя и углекислого газа. После Пастера изучение дрожжей и ферментации значительно расширилось благодаря достижениям в области микробиологии, биохимии, генетики и молекулярной биологии. Ученые относят дрожжи к одноклеточным грибам, которые размножаются путем почкования и бинарного деления, включая некоторые многоклеточные грибы, демонстрирующие одноклеточную фазу (этап своего жизненного цикла или поведения, когда они существуют как отдельные независимые клетки) [3].

Фотография пролиферирующих клеток S.cerevisiae, сделанная сканирующим электронным микроскопом. На материнских клетках можно наблюдать отпочковавшиеся рубцы [3].

Наблюдение двух энологических видов дрожжей, имеющих апикулярную форму.

(а) Hanseniaspora uvarum (б) Saccharomycodes ludwigii [3].

Выбор дрожжей и характер вина

 

Алкогольное брожение [4].

Тщательно отобранные виды Saccharomyces сильно различаются по динамике ферментации, что зависит от их потребностей в питании и устойчивости к различным условиям. Это разнообразие влияет на их конкурентоспособность в естественном дрожжевом сообществе, обнаруженном в виноградном соке или сусле, подчеркивая важность отбора дрожжей для достижения желаемых результатов ферментации. Было показано, что методы размножения дрожжей до сушки (дрожжи часто продаются в сухом виде) существенно влияют на производительность брожения и, следовательно, на качество вина. Современное виноделие извлекает выгоду из винных дрожжей как жизненно важного инструмента для повышения самобытности вина, позволяющего виноделам точно настраивать аромат и вкусовые характеристики своих вин. Побочные продукты метаболизма этих дрожжей вносят значительный вклад в органолептические свойства вина, производя ряд сложных эфиров, соединений серы и других молекул, которые определяют характер вина. Таким образом, выбор и управление штаммами дрожжей остаются важнейшим аспектом создания высококачественных вин, подчеркивая науку и мастерство, связанные с виноделием [2].

Saccharomyces cerevisiae являются преобладающими дрожжами на заключительных стадиях ферментации, главным образом отвечающими за превращение в спирт. Однако использование дрожжей в начале брожения, не относящихся к Saccharomyces, также может заметно повлиять на ароматические и вкусовые качества вина. Эти дрожжи, которые когда-то считались портящими вино, теперь признаны за их благотворное влияние на общий характер вина [1].

Понимание роли бактерий

 

В процессе производства вина важно знать, что в нем могут участвовать не только дрожжи, о которых мы упоминали ранее, но и другие микроорганизмы. В этом параграфе мы расскажем вам о некоторых из тех, кто может участвовать в процессе ферментации.

Решающее значение для конечного результата производства вина играют малолактические (яблочно-молочные) бактерии, организмы, которые превращают глюкозу в молочную кислоту. Малолактические бактерии можно разделить на две группы: гомоферментативные малолактические бактерии, которые производят исключительно молочную кислоту, и гетероферментативные малолактические бактерии, которые генерируют молочную кислоту, углекислый газ (CO2), а иногда и этанол или ацетат [1].

Малолактическое (яблочно-молочное брожение) [5].

Малолактическая ферментация, или яблочно-молочная конверсия, смягчает более крепкую яблочную кислоту в свежем вине до более мягкой молочной кислоты и углекислого газа. Хотя это называется ферментацией, точнее, это преобразование, вызванное бактериями, в первую очередь малолактическими бактериями, естественным образом присутствующими или намеренно введенными на винодельнях. Этот этап, обычно следующий за алкогольной ферментацией, направлен на снижение кислотности вина, повышение стабильности и улучшение сенсорных качеств, таких как аромат и вкус. Малолактическая ферментация особенно полезна для красных вин из более прохладных регионов, помогает смягчить кислотность и придать комплексность как красным, так и белым винам. К началу 1990-х годов ее освоение ознаменовало значительный скачок в виноделии: ее применение во многих выдающихся красных и игристых винах, а также в растущем числе белых вин, где процесс происходит за счет местных диких, либо привнесенных культурных бактерий [6].

Виноделы из более теплых регионов или в жаркие годы могут ограничить малолактическую ферментацию, чтобы сохранить кислотность вина. Такие сорта, как Шардоне, как правило, выигрывают от нее, приобретая сложность вкуса, тогда как Рислинг и Шенен Блан обычно обходят его стороной, чтобы сохранить свою характерную кислотность. Процесс яблочно-молочного брожения заметно снижает кислотность, особенно в винах с высоким исходным уровнем яблочной кислоты, и может привести к образованию диацетила, который придает маслянистый аромат, но требует тщательного контроля, чтобы не допустить перекрывания других характеристик вина. Иногда после этого брожения виноделам может потребоваться повторное подкисление вина для достижения желаемого вкусового баланса [6].

Другой набор микроорганизмов, уксуснокислые бактерии, угрожают процессу виноделия, превращая сахара и спирты в органические кислоты, создавая риск порчи (вкус и аромат уксуса). Их пролиферация обычно сдерживается во время ферментации, но может увеличиваться при постферментационном воздействии кислорода. Это подчеркивает необходимость тщательного хранения вина и методов обращения с ним для снижения риска порчи [1].

Современные методы ферментации

 

Методы виноделия различаются между использованием местных микроорганизмов с виноградника и винодельни (диких) и добавлением коммерческих видов (культурных) дрожжей. Вина дикого брожения обычно демонстрируют более тонкие ароматы и текстуры, тогда как при инокулированном брожении (с коммерческими дрожжами/бактериями) основное внимание уделяется конкретным вкусовым профилям или более предсказуемым результатам брожения. Управление этими микробными популяциями является ключом к созданию вин, соответствующих желаемым стандартам [1].

Заключение

 

В заключение отметим, что эволюция знаний о ферментации значительно повысила качество и разнообразие вина, установив тонкий баланс между искусством и наукой в виноделии. От древних загадок до современных микробиологических открытий наше понимание углубилось, что позволяет лучше контролировать динамику ферментации. Такие ученые, как Луи Пастер, проложили путь к селекции дрожжей, а роль малолактических и уксуснокислых бактерий была признана. Сегодня виноделы лавируют между традиционными и современными подходами к ферментации, сочетая традиции с инновациями для создания исключительных вин. Продолжая развиваться, мы чтим традиции и одновременно используем новые возможности для улучшения качества и разнообразия вин.

Мы благодарны за то, что присоединились к нам в этом познавательном путешествии, и приглашаем вас следить за нашими предстоящими публикациями. Мы рады представить вам еще больше интригующих фактов и открытий из увлекательного мира энологии. Увидимся в нашем следующем посте! 🍇🌎

Bibliography

[1] H. König, . G. Unden and J. Fröhlich, Biology of Microorganisms on Grapes, in Must and in Wine, Berlin: Springer Berlin, Heidelberg, 2009.

[2] A. G. Reynolds, Managing Wine Quality, Woodhead Publishing, 2021.

[3] P. Ribereau-Gayon, D. Dubourdieu, B. Doneche and A. Lonvaud, Handbook of Enology The Microbiology of Wine and Vinifications, Chichester: John Wiley & Sons Ltd, 2006.

[4] Good Pair Days, “Fermentation,” [Online]. Available: https://www.goodpairdays.com/guides/wine-101/article/fermentation/. [Accessed 2024].

[5] Wine Folly, “What is Malolactic Fermentation? The Buttery Taste in Wine,” [Online]. Available: https://winefolly.com/deep-dive/what-is-malolactic-fermentation-the-buttery-taste-in-wine/. [Accessed 2024].

[6] J. Robinson and J. Harding, The Oxford companion to wine, Oxford: Oxford University Press, 2015.