Застряло брожение происходит в пивоварении или виноделии , когда дрожжи становятся пассивными до брожения завершено. В отличие от «приостановленной ферментации», когда винодел намеренно останавливает ферментацию (например, при производстве крепленых вин ), остановка ферментации является непреднамеренным и нежелательным явлением, которое может привести к порче вина из-за бактерий и окислению . Есть несколько потенциальных причин остановки брожения; наиболее распространенными являются чрезмерно высокие температуры, убивающие дрожжи, или сусло с дефицитом азотаисточник пищи, необходимый для роста дрожжей. [ необходима цитата ] После того, как ферментация застряла, ее очень трудно перезапустить из-за химического соединения, выделяемого умирающими дрожжевыми клетками, которые подавляют будущий рост дрожжевых клеток в партии. [ необходима цитата ] Виноделы часто предпринимают несколько шагов, чтобы ограничить возможность остановки брожения, например, добавляют азот в сусло в виде диаммонийфосфата или используют культивированные дрожжи с высокой температурой и устойчивостью к алкоголю. Каждый из этих шагов будет иметь свой тонкий или драматический эффект на вкус и качество вина. [1]
Возможные причины
Хронической проблемой виноделия является «застойное брожение», когда дрожжи, которые должны активно преобразовывать виноградный сахар в спирт и углекислый газ, преждевременно отключаются, оставляя оставшийся сахар вместо этого потребляемым бактериями, которые могут испортить вино. Команда исследователей, включая генетика дрожжей из Калифорнийского университета в Дэвисе Линду Биссон, обнаружила биохимическую коммуникационную систему, стоящую за этой проблемой. Работая через прион - белок аномальной формы, который может воспроизводить себя, система позволяет бактериям при брожении вина переключать дрожжи с сахара на другие источники пищи, не изменяя ДНК дрожжей. «Открытие этого процесса действительно дает нам ключ к пониманию того, как можно избежать застойного брожения», - сказал Биссон, профессор кафедры виноградарства и энологии. «Наша цель сейчас - найти штаммы дрожжей, которые по существу игнорируют сигнал, инициированный бактериями, и не образуют прион, а вместо этого включаются в процессе ферментации». Она предполагает, что открытие этого биохимического механизма, о котором было сообщено 28 августа 2014 года в журнале Cell, также может иметь значение для лучшего понимания метаболических заболеваний, таких как диабет 2 типа, у людей. Бактерии, дрожжи и ферментация В течение многих лет биологам известно, что древняя биологическая цепь, основанная на мембранах дрожжевых клеток, блокирует дрожжи от использования других источников углерода, когда присутствует сахар глюкоза. Эта схема, известная как «подавление глюкозы», особенно сильна у дрожжей Saccharomyces cerevisiae, позволяя людям использовать эти дрожжи для практических процессов ферментации в виноделии, пивоварении и выпечке хлеба, поскольку они вызывают такую эффективную переработку сахара. Прионы играют ключевую роль. В этом исследовании исследователи обнаружили, что цепь репрессии глюкозы иногда прерывается, когда бактерии запускают репликацию прионов в мембранах дрожжевых клеток. Вмешательство прионов заставляет дрожжи перерабатывать источники углерода, отличные от глюкозы, и становиться менее эффективными в метаболизме сахара, резко замедляя ферментацию, пока она, по сути, не «застревает». «Этот тип наследования на основе прионов полезен для организмов, когда им необходимо адаптироваться к условиям окружающей среды, но не обязательно навсегда», - сказал Биссон. «В этом случае наследственные изменения, вызванные прионами, позволяют дрожжам также вернуться к своему первоначальному режиму работы, если условия окружающей среды должны снова измениться». В этом исследовании исследователи продемонстрировали, что процесс, приводящий к остановке брожения, приносит пользу как бактериям, так и дрожжам. По мере замедления метаболизма сахара условия в бродящем вине становятся более благоприятными для роста бактерий, и дрожжи получают выгоду, приобретая способность метаболизировать не только глюкозу, но и другие источники углерода, поддерживая и продлевая срок их жизни. Решения для виноделов Теперь, когда этот механизм связи между бактериями и дрожжами более понятен, виноделы должны иметь больше возможностей избежать застойного брожения. «Виноделы могут захотеть изменить уровни диоксида серы, используемого при прессовании или измельчении винограда, чтобы уничтожить бактерии, которые могут запускать процессы, которые, как мы теперь знаем, могут привести к остановке брожения», - сказал Биссон. «Они также могут быть осторожны при смешивании винограда с виноградников, о которых известно, что у них есть определенные бактериальные штаммы, или они могут добавить штаммы дрожжей, которые обладают способностью подавлять эти виноградные бактерии».
Есть несколько потенциальных зачинщиков застрявшего брожения. Одним из наиболее распространенных в виноделии суслов является сусло с дефицитом азота . Азот является жизненно важным питательным веществом для роста и развития дрожжей и обычно поступает из самого винограда. Виноград, выращенный на виноградниках с почвой, лишенной азота, или сорта винограда , такие как Шардоне и Рислинг , которые по своей природе склонны к низкому соотношению азота к сахару , будут подвергаться большему риску остановки брожения. Еще одна причина, коренящаяся в винограднике, - перезрелый виноград. Перезрелый виноград будет иметь высокий уровень сахара, что приводит к более высокому содержанию алкоголя. Дрожжи не могут воспроизводиться в среде с крепостью 16-18%, но в среде с множеством факторов стресса ферментация может остановиться даже до того, как уровень алкоголя достигнет этой точки. [1]
Побочным продуктом энергии, создаваемой во время брожения, является тепло, которое повышает температуру бродильного сусла во время работы дрожжей. Когда температура приближается к 104 ° F (40 ° C ), активность замедляется, и дрожжи начинают умирать. Если температура остается высокой и дрожжи перестают размножаться, ферментация серьезно рискует застрять. Даже если сусло снова остынет, брожение будет очень трудно возобновить из-за химического соединения, выделяемого умирающими дрожжами, которое служит ингибитором роста будущих дрожжевых клеток в партии. Современное винодельческое оборудование включает механизмы контроля температуры, такие как бродильные чаны из нержавеющей стали с охлаждающей рубашкой, помогающей регулировать температуру. Другая потенциальная причина - сочетание недостатка кислорода и питательных веществ для дрожжей, содержащихся в липидах, взвешенных в твердых веществах винограда. В отсутствие кислорода дрожжи будут искать липиды в твердом продукте винограда в качестве источника питательных веществ для поддержания своей активности. Если в вине отсутствуют сухие вещества винограда (например, если вино было осветленным ), дрожжи могут умереть от голода и вызвать застревание брожения. Этот риск ниже для красных вин, которые часто ферментируются с кожурой в контейнерах на открытом воздухе или в дубовых винных бочках, которые обеспечивают достаточное количество кислорода и твердых веществ винограда для питания дрожжей. [1]
Методы профилактики
Винодел может использовать различные методы, чтобы свести к минимуму вероятность остановки брожения. Чаще всего используют культивированный штамм дрожжей с высоким содержанием алкоголя и высокой температурной устойчивостью в сочетании с тщательным контролем температуры ферментации. Другой способ - добавить в сусло питательные вещества для дрожжей, такие как азот. Аммоний соль диаммонийфосфат , или дрожжевые питательные вещества, является популярным недорогим средство обеспечения достаточного сусла имеет азот. Какую бы технику ни использовал винодел, каждая из них может тонко или резко повлиять на конечный вкус и качество вина. [1]