БІОЛОГІЯ МОЛОЧНОКИСЛИХ БАКТЕРІЙ - Розвиток бактерій у JAMB

З усіх процесів, викликаних молочнокислими бактеріями у вині, корисним є лише розкладання яблучної кислоти у винах з високою кислотністю. Розпад інших компонентів призводить до небажаних змін у вині і, звичайно, шкідливий. Розпад яблучної кислоти, який називається яблучно-молочним бродінням, також відіграє значну роль у виробництві ігристих вин.
Існує велика література про механізм цього процесу, який досі не можна вважати повністю встановленим. Його суть зводиться до перетворення яблучної кислоти в молочну за допомогою ряду ферментів, деякі з яких є адаптивними і проявляються бактеріями в присутності яблучної кислоти. Ribero-Guyon J. [74], Radler F. [172] показали, що для розкладання 1 г яблучної кислоти бактеріями необхідно 0,1-0,2 г глюкози як джерело енергії.
Численні дослідження [1, 65, 70, 74, 90, 92, 146, 147, 166] показали, що з вин, підданих яблучно-молочному бродінню, виділяють різні види молочнокислих бактерій, як гомоферментативних (Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei), так і гетероферментативних. ферментативні (Lact. buchneri, Lact. brevis, Lact. hilgardii, Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc citrovorum, Leuconostoc vini, Leuconostoc gracile).
Загальновизнано, що яблучно-молочне бродіння у вині може бути викликане будь-яким типом молочнокислих бактерій. Однак це питання має особливе значення для якості вина. Перевагу слід віддавати бактеріям, які при розкладанні яблучної кислоти не впливають на інші компоненти вина і тому не накопичують або накопичують побічні продукти в мінімальних кількостях.
З цієї точки зору найбільш сприятливими кислотознижувальними засобами є гомоферментативні палички Lactobacillus plantarum і гетероферментативні коки роду Leuconostoc.

Яблучно-молочне бродіння у винах із «зеленою» кислотністю значно покращує смак, роблячи його м’яким і гармонійним. Крім того, яблучна кислота у вині в кількості понад 2 г/дм3 є фактором біологічної дестабілізації. Тому при приготуванні столових і шампанських виноматеріалів проведення яблучно-молочного бродіння є дуже бажаним з точки зору підвищення їх якості та біологічної стійкості.
За сприятливих умов процес яблучно-молочного бродіння відбувається досить легко спонтанно, завдяки природній молочнокислій мікрофлорі.
Ribero-Gayon J. та співавтори [74], узагальнюючи численні відомості про розпад кислоти у винах, вказують, що вже на початку століття яблучно-молочне бродіння вважалося поширеним явищем у виноробстві. На думку авторів, без яблучно-молочного бродіння не було б видатних вин Бордо; виходячи з цього, вони обґрунтували необхідність не втручатися в цей процес при приготуванні вишуканих високоякісних вин.
Для звичайних масових вин яблучно-молочне бродіння є ще одним елементом стабільності та часто значного покращення якості.
Необхідність яблучно-молочного бродіння для покращення якості та стабільності вин підкреслює у своєму огляді Ф. Гнаеджі [125], який стверджує, що для отримання стабільного високоякісного вина необхідно, щоб спиртове бродіння супроводжувалося якомога швидше яблучно-молочним бродінням.
Соцці Т. та ін. [189], узагальнюючи інформацію про яблучно-молочне бродіння, вказують, що вина, які пройшли NMB, завдяки більшій стабільності потребують значно меншої кількості діоксиду сірки для запобігання розвитку мікроорганізмів. Автори також повідомляють, що в деяких країнах з жарким кліматом, таких як Австралія, практикується додавання винної та яблучної кислот у сусло для зниження значення pH до 3,2-3,5, тим самим сприяючи яблучно-молочному бродінню для виробництва високоякісних вин, таких як шампанське, а також Бордо, Мерло тощо.
Minarik E. [158] стверджує, що той факт, що яблучно-молочне бродіння у відносно північних виноробних країнах – Швейцарії, Чехословаччині, Німеччині – є надзвичайно важливим біологічним процесом, що впливає на формування якості вина, не потребує доказів.
Проведення біологічного кислотозниження шляхом введення у вино культури молочнокислих бактерій пов'язане з певними труднощами.
Розмноженню молочнокислих бактерій, інокульованих у вино, перешкоджає досить обмежений набір поживних компонентів, особливо азотистих речовин. Велике значення має співвідношення винної та яблучної кислот і її pH. Чим вищий вміст яблучної кислоти, тим легше індукується процес NMB.
Брешо К. показав, що при вмісті яблучної кислоти більше 40 ммоль яблучно-молочне бродіння починається після спиртового бродіння і частково протікає паралельно спиртовому бродінню, якщо яблучної кислоти менше 40 ммоль.
Вирішальний вплив pH на розвиток яблучно-молочного бродіння відзначено в роботах Michel M. [157], Busbourg, Kuhnke R. [100], Manca de Nagra M., Strasser de Saad A. [150], Rabinovich Z.D. [69,68], Гробман М. [128], Рунжик-Перік В. [179]. Швидкість бродіння була прямо пропорційна початковим значенням pH. Цим автори пояснюють легше протікання яблучно-молочного бродіння в червоних винах, оскільки фенольні речовини знижують потенціал RH.
У великих контейнерах яблучно-молочне бродіння протікає легше, ніж у малих, що пов'язано з тривалим збереженням температури, сприятливої ​​для розвитку молочнокислих бактерій [47,49].
Важливим моментом у проведенні індукованого яблучно-молочного бродіння є питання про термін внесення бактеріальної культури. Багато авторів вважають недоцільним проведення кислотозниження за наявності цукрів через ризик розвитку небажаних процесів [134].
Проте звіти Peynaud E., Domercq S. [165], Galzi P., Plan S. [121], Hollandes J. [120], Webb R. та Ingraham J. [196] переконливо показують, що при додаванні молочнокислих бактерій до закінчення спиртового бродіння шанси на успішне яблучно-молочне бродіння значно зростають.
Як відомо, безперервне культивування мікроорганізмів стало основою вдосконалення багатьох технологічних процесів. Технологію біологічного кислотозниження виноматеріалів у безперервному потоці розробили Орєшкіна А.Є., Сарішвілі Н.Г., Трофимченко А.В. [3]. Суть методу полягає в комплексному використанні дріжджів і молочнокислих бактерій, що дає можливість проводити біологічне кислотозниження і регулювати окисно-відновні процеси при виробництві столових вин. Промислова установка розроблена на НВО «Яловень» [45,46], на Одеському заводі шампанських вин [85].
Є повідомлення про досвід використання сухих культур молочнокислих бактерій для яблучно-молочного бродіння [7,40], але він не доведений до промислового впровадження.
В останні роки велика увага приділяється аналізу можливості використання іммобілізованих мікроорганізмів для біологічного кислотозниження. Розроблено режими іммобілізації молочнокислих бактерій в альгінатних і карагенатних гелях, вивчено умови проведення яблучно-молочного бродіння з іммобілізованими бактеріями. Перспективність цього напряму дослідження була показана [56, 114, 115].
Gnaedji та ін. [126,127], випробувавши різні експериментальні та комерційні препарати бактерій яблучно-молочного бродіння, прийшли до висновку, що вони ненадійні через низьку життєздатність бактерій і відсутність активності у вині. Крім того, автори рекомендують використовувати кілька штамів молочнокислих бактерій одночасно або один за одним через виявлений феномен лізису бактерій під час яблучно-молочного бродіння специфічними бактеріофагами [189,190].
Джерелом молочнокислих бактерій у виробництві шампанського є в основному вхідні виноматеріали. Завдяки малим розмірам (0,5-0,6 мкм) бактерії потрапляють у шихту після контрольної фільтрації суміші (за винятком фільтрації знедобрювальної). Наявність молочнокислих бактерій під час витримки шампанського та після виробництва різко погіршує структуру осаду. Розпад яблучної кислоти відіграє значну роль у якості готового шампанського.
На жаль, інформація про важливість яблучно-молочного бродіння у виробництві шампанського вкрай обмежена і суперечлива. Родопуло А.К. [75,76], на основі вивчення трансформації органічних кислот при виготовленні виноматеріалів і шампанського, вважали за доцільне зменшити вміст яблучної кислоти. Pierra J. [169], вивчаючи яблучно-молочне бродіння в шампанських винах, зазначив, що у шампанських виноматеріалах цей процес не завжди бажаний через ризик конкуренції між бактеріями та дріжджами під час шампанізації. Тому при виробництві шампанських виноматеріалів прагнуть завершити яблучно-молочне бродіння перед вторинним.
Цаков Д. і Спіров Н. [86], вивчаючи вплив яблучно-молочного бродіння на якість шампанського, зазначили, що яблучна кислота посилює смак шампанських виноматеріалів і покращує шампанське, тобто пінистість і ігристість. Однак автори не визначають кількісних меж вмісту яблучної кислоти і вказують на необхідність ретельного аналізу при оцінці доцільності яблучно-молочного бродіння.
Павлов Д. [62] в огляді позитивних і негативних сторін яблучно-молочного бродіння підкреслив, що питання про його доцільність вирішується не шаблонно, а на основі кількісного співвідношення винної та яблучної кислот у вині та в поєднанні з іншими аналітичними показниками.
Цвєтанов О. та Бамбалов Г. [88, 89], вивчаючи вплив яблучно-молочного бродіння на якість червоних ігристих вин, вказують, що найякісніші вина з «напівсухими» умовами отримують з виноматеріалів, де яблучно-молочного бродіння не відбулося, а вина з умовами «брют» можна отримати з виноматеріалів сорту Каберне Совіньйон з минулим зниженням кислотності.
Процес яблучно-молочного бродіння не обмежується лише зменшенням кількості яблучної кислоти.
Зінченко В.І. [37], надаючи значення водорозчинним полісахаридам у формуванні м’якого смаку вина, вивчали вплив яблучно-молочного бродіння на зміну полісахаридів у білих столових винах. Він показав, що молочнокислі бактерії в процесі яблучно-молочного бродіння сприяють помітному збагаченню вина полісахаридами бактеріального походження, складними вуглеводними і азотовмісними сполуками (глікопротеїнами з переважанням у вуглеводному складі моносахаридів галактози, арабінози і частково уронової кислот). Тому яблучно-молочне бродіння є досить ефективним технологічним прийомом для отримання досить екстрактивних білих столових вин з м'яким, гармонійним смаком. Однак, оскільки накопичення вуглеводно-білкових сполук може викликати колоїдне помутніння, столові виноматеріали пропонується переробляти після завершення яблучно-молочного бродіння [39].
Дослідження ароматичних речовин вина з біологічним відновленням кислоти 1156] показало, що в 70-100% випадків яблучно-молочне бродіння викликає підвищення концентрації таких речовин: н-бутилового ефіру оцтової кислоти, 3-гідрокси-2-бутанолу, етилового ефіру молочної кислоти, етилового ефіру н-октанової кислоти, 2-октанолу, ізопентиловий ефір молочної кислоти, метил ефір н-деканової кислоти, фенілетиловий ефір гексанової кислоти.

Показано збільшення інтенсивності забарвлення молодого червоного вина після яблучно-молочного бродіння на 20-80 % порівняно з контролем. Це пояснюється тим, що в процесі яблучно-молочного бродіння в результаті конденсації, адсорбції та окислення утворювалися стійкі і інтенсивно забарвлені комплекси барвних речовин [174]. Цей зв’язок підтверджувався зниженням вмісту вільних антоціанів і підвищенням ступеня конденсації в дослідних винах на відміну від контрольних.
Дітріх X. та ін. [113] при вивченні впливу яблучно-молочного бродіння на хімічний склад молодих вин виявили підвищення концентрації D-лактату, етилмолочної кислоти, оцтової кислоти, акролеїну, відновленого екстракту, глюконової кислоти та іноді гліцерину. Концентрація вищих спиртів (С3 - С5) була приблизно однаковою.
Таким чином, представлені літературні дані переконливо свідчать про збереження інтересу до молочнокислих бактерій у вині в контексті вирішення проблеми регулювання кислотності вин. Проте, незважаючи на численні дослідження в цьому напрямку, залишається невирішеним питання про надійність і гарантію проведення індукованого яблучно-молочного бродіння шляхом скринінгу активних кислотознижувальних штамів і створення умов для біологічного кислотозниження за рахунок природної молочнокислої мікрофлори. Крім того, цілком очевидно, що цьому питанню у вітчизняному виноробстві приділяється мало уваги, що перешкоджає впровадженню в практику яблучно-молочного бродіння, яке є найважливішим фактором підвищення якості та стабільності виноматеріалів і вин.
Вивчення особливостей розвитку молочнокислих бактерій для індукування яблучно-молочного бродіння передбачає, насамперед, оптимізацію умов культивування цих мікроорганізмів, які мають досить високі харчові потреби.
З метою вибору оптимального середовища для накопичення біомаси молочнокислих бактерій роду Leuconostoc при складанні розведення чистої культури досліджували природні середовища (табл. 3.1). Підрахунок бактерій проводили за інтенсивністю помутніння, виміряною на фотоелектричному калориметрі з подальшим перерахунком на кількість клітин в 1 см3.
Для процесу обрана температура 37°С, оскільки в деяких посібниках вона рекомендована для швидкого розмноження молочнокислих бактерій. Перемішування проводили кожні 3 години, створюючи умови помірної аерації.
Аналіз наведених даних переконливо свідчить про доцільність аерації при культивуванні молочнокислих бактерій роду Leuconostoc. Оптимальною температурою для накопичення біомаси була 26-28°С. Найкращими поживними середовищами були суміші солодового сусла з виноградним суслом і солодового сусла з яблучною кислотою.
Такий режим і живильне середовище рекомендовані для приготування розчину молочнокислих бактерій у виробничих умовах для проведення процесу яблучно-молочного бродіння.
Таблиця 3.1
Швидкість росту молочнокислих бактерій на різних поживних середовищах