Микроорганизмы винодельческого производства делятся на три большие группы: плесневые грибы, дрожжевые и дрожже-подобные грибы и бактерии.

Плесневые грибы

Плесневые грибы образуют на ягодах и плодах, отходах виноделия, винодельческих емкостях и оборудовании паутино­образные или пылевидные налеты белого, серого, черного, жел­того, коричневого и зеленого цвета.

Тело плесневых грибов — мицелий состоит из разветвленных и переплетающихся нитей — гиф. Гифы могут иметь вид од­ной клетки без перегородок или разделенной внутренними поперечными стенками на отдельные клетки. Гифы пронизыва­ют субстрат (плоды) по многим направлениям и высасывают из него необходимые вещества для питания и развития орга­низма. Гифы имеют тонкую оболочку и бесцветную протоплаз­му с многочисленными мелкими ядрышками.

Плесневые грибы размножаются спорами, образующимися внутри особых вместилищ — спорангиев, которые вырастают на специальной нити — спорангиеносце. Когда споры созреют, •оставшаяся между ними протоплазма набухает, спорангий ло­пается, споры освобождаются и легко разносятся ветром и на­секомыми. Этот способ характерен для размножения мукоро-вых грибов (рис.40).

Другие плесневые грибы, как, например, Пенициллиум и Аспергиллюс, размножаются иным способом, с помощью кони­дий, т. е. плодов, не имеющих общей оболочки. Из гиф выра­стают специальные нити, на конце разветвленные, носящие название конидиеносцев. На разветвленных концах конидиенос-ца вырастают особые отростки — стеригмы, от которых и от-шнуровываются конидии.

Дрожжевые и дрожжеподобные грибы

В плодовых и виноградных суслах самопроизвольно, как правило, на первый-второй день, возникает спиртовое брожение. Процесс характеризуется бурлением, напоминающим кипение, с выделением углекислого газа и образованием пены на поверх­ности сусла. Брожение вызывается микроскопически малыми одноклеточными грибами — дрожжами.

В виноградном и плодовом суслах встречаются разнообраз­ные дрожжевые микроорганизмы. Одни из них полезны для виноделия, и им должны быть созданы благоприятные условия развития. Другие вредны для производства, и их участие долж­но быть полностью устранено или сильно ограничено. Для того чтобы сознательно руководить технологическим процессом, не­обходимо иметь ясное представление о микроорганизмах, раз­вивающихся в сусле и вине.

В виноградных и плодовых суслах и винах (систематика дрожжей дается по В. И. Кудрявцеву) развиваются следующие роды дрожжей: Сахаромицес, Зигосахаромицес, Шизосахаро-мицес, Пихия, Зигопихия, Ганзенула, Сахаромикодес и Ганзе-ниаспора, а также дрожжеподобные грибы из родов Кандида, Торулопсис и Бреттаномицес.

78.ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ДРОЖЖЕЙ

На жизнедеятельность дрожжей влияют следующие факто­ры: температура, содержание в среде органических кислот, сер­нистого ангидрида и спирта.

Температура. Наиболее благоприятной для развития вин­ных дрожжей следует считать температуру от 23 до 26 °С. В 1 мл бродящего виноградного сусла содержится свыше 100 млн. дрожжевых клеток, а в плодово-ягодном сусле—от 35 до 80 млн. По:вышение температуры сверх оптимальной уг­нетающе действует на жизнедеятельность дрожжей. При температуре выше 35 °С развитие дрожжей замедляется, а при 40 °С совершенно приостанавливается. Низкая температура (ниже 16 °С) также сильно тормозит развитие обычных винных дрожжей и снижает их бродильную активность. Однако извест­ны холодостойкие расы дрожжей, способные активно разви­ваться при температуре 10—12 °С. Вина, сброженные при низ­ких температурах, быстрее осветляются, теряют меньше спир­та и ароматических веществ.

Кислотность. Органические кислоты виноградного и плодо­во-ягодного сусла оказывают влияние на развитие дрожжей. Дрожжи переносят большие концентрации кислот и сохраняют свою жизнедеятельность при содержании свободных винной, яблочной и лимонной кислот в пределах 13-20 г/л. Более ус­пешно брожение протекает при титруемой кислотности 7- 10 г/л. Такая кислотность не влияет на развитие дрожжей, а 'болезнетворные бактерии угнетает. Концентрация водородных ионов, наиболее благоприятная для развития дрожжей, лежит в пределах рН 3,0-3,5.

Сернистый ангидрид. Сернистый ангидрид, введенный в ви­ноградное сусло, действует по-разному на различные виды дрожжей. Небольшие дозы его (50 мг/л) при температуре 20 °С задерживают брожение на 18—24 ч, дозы 75—100 мг/л — на 2—4 суток и 200 мг/.i — на 6—8 суток. Эти цифры следует •считать приближенными, так как действие сернистого ангидри­да зависит главным образом от состояния и количества дрож­жевых клеток в сусле. Концентрация SO₂ 1000 мг/л губитель­но действует на дрожжи и консервирует виноградное сусло на длительный срок.

Спирт. Спирт, образующийся в результате алкогольного 'брожения сусла, действует угнетающе на все виды дрожжей, но особенно сильно на дикие дрожжи и в первую очередь на .апикулятусы, которые перестают развиваться при содержании в среде спирта 4—6% об.

Винные дрожжи переносят довольно высокую концентрацию спирта, а сильные расы их сами способны образовать до 18% спирту и органическим кислотам. Бактерии имеют палочковид­ную, шаровидную, извитую форму и различные переходные от одной к другой. Бактерии, имеющие форму шара, называют кок­ками, или микрококками. Парные кокки называются диплокок­ками, а шаровидные бактерии, образующие цепочки, — стреп­тококками. Палочковидные формы называются просто бактериями.

У некоторых бактерий наружные слои оболочки обладают свойством набухать и ослизняться, отчего вокруг бактерий об­разуется капсула. Основной способ размножения бактерий— деление. Вначале посередине клетки возникает перегородка, которая затем утолщается, становится двойкой, и материн­ская клетка распадается на две молодые дочерние клетки.

Бактерии вызывают глубокие изменения в винах: заболева­ния, нарушения состава и помутнение. Особенно опасны для виноделия уксуснокислые и молочнокислые бактерии.

АЛКОГОЛЬНОЕ БРОЖЕНИЕ

Искусство приготовлять напитки с опьяняющими свойства­ми известно человеку с незапамятных времен. На пирамидах Древнего Египта найдены изображения последовательных фаз винодельческих работ: сбор винограда, давление винограда ногами, отжимание мезги в мешках и уваривание сусла. При­готовление спиртных напитков возникло с тех пор, как было подмечено свойство виноградного сока самопроизвольно бро­дить с образованием пены на поверхности и осадка на дне по­суды. При этом виноградный сок терял сладкий вкус и приоб­ретал опьяняющие свойства. Прошло много времени, прежде чем человечество задумалось над сущностью явлений, проис­ходящих при брожении. В XVIII в. Лавуазье, изучая процесс спиртового брожения, установил, что сахар при брожении рас­падается на спирт и углекислоту и что количество их всегда со­ответствует количеству распавшегося сахара.

Вопрос об истинной природе возбудителей алкогольного брожения был разрешен в классических исследованиях Луи Пастера (1857 г.). Он доказал, что дрожжевые грибы являются специфическим возбудителем спиртового брожения, которое протекает в атмосфере, лишенной кислорода. Брожение, по мнению Пастера, есть «жизнь без кислорода». Необходимый для жизни кислород дрожжи черпают из органических соеди­нений, распад которых они вызывают. Эта формулировка Пас­тера для некоторых видов брожения, например для уксусного, не подтвердилась.

В производственных условиях спиртовое брожение начинается в аэробных условиях (при доступе кислорода воздуха), и только после того как выделяющаяся углекислота закроет воздуху доступ к поверхности жидкости, возникают анаэроб­ные условия и брожение идет без кислорода. Пастер показал, что наряду с организмами, существующими за счет окисления веществ кислородом воздуха (уксусные бактерии, пленчатые дрожжи и др.), называемыми аэробными, существуют и такие, которые развиваются при полном отсутствии кислорода (мас-лянокислые бактерии). Они получили название анаэробных микроорганизмов, или анаэробов. Различают также третью группу — факультативно-анаэробные микроорганизмы, которые хорошо развиваются как при наличии кислорода, так и в отсут­ствии его (молочнокислые бактерии, винные дрожжи и др.).

Пастер установил несомненную связь между брожением и жизнедеятельностью дрожжей, но механизм воздействия дрож­жей на сбраживаемые ими соединения оставался неизвестным. Этот пробел до известной степени был пополнен М. М. Манас-сеиной (1871 г.), которая экспериментально установила, что спиртовое брожение может протекать и без участия живых кле­ток дрожжей, под действием клеточного сока, выделенного из них путем тщательного растирания дрожжей с измельченным горным хрусталем.

В 1897 г. Бухнер усовершенствовал способ получения кле­точного сока из растертых дрожжей путем прессования. При прибавлении этого клеточного сока к растворам, содержавшим сахар, возникало такое же брожение, как и при внесении в рас­твор живых дрожжей. Следовательно, в дрожжевых клетках имеется какой-то фермент, который вызывает распад сахара на спирт и углекислоту. Фермент этот получил название зимазы.

Еще более совершенный и простой метод получения дрож­жевого сока путем экстрагирования высушенных дрожжей во­дой был предложен известным ученым А. Н. Лебедевым (1911 г.).

В настоящее время под спиртовым брожением понимают процесс разложения сахара дрожжевыми грибами при помо­щи сложного фермента (зимазы) на спирт и углекислый газ с образованием побочных продуктов.

Основная реакция спиртового брожения с образованием конечных продуктов выражается следующим уравнением:

С₆Н₁₂0₆ = 2С₂Н₅ОН + 2С0₂.

Глюкоза Спирт Углекислота

При этом выделяется около 104 кдж тепла на 1 грамм-мо­лекулу сброженного сахара. При энергично протекающем спир­товом брожении температура жидкости сильно повышается, иногда градусов на 10 и больше, особенно в больших емкостях.

Помимо главных продуктов брожения — этилового спирта и углекислоты — при брожении образуются и побочные про­дукты: глицерин, янтарная, молочная, уксусная и другие орга­нические кислоты, небольшое количество уксусного альдегида и сложных эфиров.

Примерный баланс продуктов спиртового брожения был дан еще Пастером. Из 100 частей глюкозы образуется 48,4 части алкоголя, 46,5 части углекислоты, 3,3 части глицерина, 0,6 ча­сти янтарной кислоты, 1,2 части молочной и уксусной кислот и др.

Практически выход спирта всегда ниже теоретического, так как около 5% сахара расходуется на образование побочных продуктов и около 1 % — на питание дрожжей.

Приведенное выше химическое уравнение спиртового бро­жения выражает его лишь в общем суммарном виде. В настоя­щее время наука дает нам ясное представление о сущности и химизме спиртового брожения, излагаемых в специальные ру­ководствах.

В разработке теории спиртового брожения большое участие приняли наши отечественные ученые, особенно Л. А. Иванов, С. П. Костычев, А. Н. Лебедев, В. И. Палладии и В. А. Эн-гельгардт.

Решающую роль в спиртовом брожении играют ферменты — вещества , вырабатываемые клетками организмов растений и животных, способные вызывать (присутствуя в ничтожно ма­лых количествах) различные химические изменения в больших массах веществ. Ферменты вырабатываются плазмой клетки и связаны с клеткой, выработавшей их.

С переходом в активное состояние ферменты проявляют деятельность или внутри клетки, или же выделяются в окру­жающую среду и там производят соответствующие превраще­ния. Таким образом, ферменты можно разделить на две группы:

1) внеклеточные ферменты (экзоферменты), которые легко выделяются из клетки и действуют независимо от нее;

2) внутриклеточные ферменты (эндоферменты), которые действуют внутри клетки на диффундирующие (проникающие) в нее вещества.

К первой группе ферментов относится инвертаза (сахараза), которую дрожжи сравнительно легко выделяют в раствор саха­ра, например в подсахаренное плодово-ягодное сусло, и кото­рая превращает сахарозу в инвертный сахар (глюкозу и фруктозу), а этот последний диффундирует в дрожжевую клетку. Сахароза непосредственно дрожжами не сбраживается. •

Ко второй группе внутриклеточных ферментов принадлежит зимаза (эндофермент), вызывающая сложный процесс расщеп­ления инвертного сахара, диффундирующего в дрожжевую клетку, на спирт и углекислоту. Образовавшийся спирт диф­фундирует из дрожжевой клетки в раствор и, постепенно на­копляясь, превращает сусло в вино.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: