Вторичное брожение сухих сидров. Одним из новых видов напитков являются яблочные игристые вина, полученные на основе сброженных натуральных яблочных соков путем вторичного их брожения под давлением углекислоты. Исследование биохимических превращений сухих сидров в процессе вторичного брожения, а также последующего хранения готового продукта важно для установления оптимального режима брожения и гарантийных сроков хранения.
Яблочное игристое вино получали на лабораторной установке путем непрерывного брожения сброженных натуральных яблочных соков. Вино готовили двух видов: яблочное игристое со спиртуозностью 9—11 об.% и яблочное игристое легкое со спиртуозностью 6—8 об. %. В обоих случаях при приготовлении яблочного игристого вина сухой сидр с содержанием обшей сернистой кислоты до 100 мг/л подвергали обработке суспензией бентонита и фильтровали. Осветленный сухой сидр перекачивали в отмеренном количестве в сборник для приготовления бродильной смеси, куда добавляли 3% сахара-песка для яблочного игристого легкого и 8—10% сахара для яблочного игристого более высокой спиртуозности. В обоих случаях добавляли фосфорнокислый аммоний из расчета 2—4 г/дал смеси. Всю смесь фильтровали и пастеризовали при температуре 80—85°С в течение 2 мин. После пастеризации охлажденная до 20 °С бродильная смесь поступала в подготовительный аппарат, куда вводилась разводка чистой культуры винных дрожжей (расы Шампань) в количестве 6—8% к объему бродильной смеси. Бродильную смесь в подготовительном аппарате с гидравлическим затвором выдерживали при атмосферном давлении и температуре 18—20 °С. Через сутки (в случае приготовления яблочного игристого легкого) половину тиражной смеси перекачивали в первый акротофор бродильной батареи и включали в непрерывный поток брожения под давлением 3,5 атм при температуре 13—14 °С. Продолжительность вторичного брожения под давлением составляла 4—5 суток.
При получении яблочного игристого со спиртуозностью 9—11 об. % бродильную смесь выдерживали в подготовительном аппарате 2—3 суток и брожение под давлением — 7—8 суток. Выходящий из бродильной батареи поток яблочного игристого поступал в охлажденный до —3°С отстойник, куда предварительно вводили экспедиционный ликер и аскорбиновую кислоту из расчета 50 мг/л готового продукта. Через сутки обработанное холодом яблочное игристое фильтровали через фильтр-картон марки Ш в термос-резервуар, где выдерживали при температуре —3°С в течение суток. Готовое яблочное игристое разливали в стерильные бутылки, предварительно заполненные углекислотой и охлажденные до — 1—3°С. Изобарический розлив производили с помощью лабораторного разливочного устройства. Образцы яблочного игристого хранили в горизонтальном положении при 6—10 °С.
Исходный сухой сидр и бродильную смесь через определенные промежутки времени подвергали анализу. В подготовительном аппарате в процессе подбраживания — деаэрации происходит интенсивное размножение дрожжей. К концу этой фазы количество дрожжевых клеток увеличивается с 7 до 31 млн/мл и продолжает затем увеличиваться при брожении под давлением до 47 млн/мл.
Количество общего азота в бродящей смеси в результате активного размножения дрожжей резко падает. Соответственно уменьшается содержание азота аминокислот и аммиака. Так как дрожжи в первую очередь используют аммиачный азот, его снижение происходит особенно резко и к концу подготовительной фазы в среде остается лишь 1,5 мг/л азота аммика, т. е. 2% от исходного содержания. При последующем брожении под давлением аммиачный азот дрожжами используется практически полностью, его остается не более 0,5 мг/л.
Снижение содержания аминного азота происходит менее интенсивно, и к концу подготовительной фазы дрожжи усваивают около 33% его исходного содержания. При последующем брожении под давлением вследствие продолжающегося размножения дрожжей наблюдается постепенное снижение аминного азота до 10,5 мг/л. В сухом сидре белковый азот содержится в не значительных количествах, и его изменение в процессе вторичного брожения мало влияет на ход брожения и качество получаемого готового продукта.
Параллельно с размножением дрожжей и потреблением азотсодержащих соединений в процессе подбраживания в подготовительном аппарате происходило уменьшение количества свободного и связанного в виде перекисей кислорода. В результате после четырех-пяти суток подбраживання содержание общего и перекисного кислорода не превышало 0,16—0,19 мг/л. причем свободный кислород был использован полностью. Следует отметить, что при последующем брожении под давлением это незначительное количество перекисного кислорода сохранилось, несмотря на продолжающееся размножение дрожжей. Можно предполагать, что эта не большая часть связанного кислорода принадлежит неактивным стойким перекисным соединениям.
Наряду со снижением в среде содержания кислорода отмечено уменьшение на 62—68 мв величины окислительно-восстановительного потенциала. В дальнейшем при брожении под давлением ОВ-потенциал существенно не изменяется. Найдено, что интенсивность процесса альдегидообразования в периоды подбраживания и брожения под давлением неодинакова. В подготовительной фазе содержание суммы альдегидов в начале брожения вырастает до 46 мг/л, а уксусного альдегида остается на уровне 32 мг/л. После двух суток брожения их содержание резко снижается и в последующие трое суток существенно не изменяется. При брожении под давлением количество альдегидов быстро увеличивается и достигает максимальной величины на 5-е сутки брожения (58 мг/л — сумма альдегидов и 43 мг/л — ацетальдегидов), затем снижается до 54 и 33,5 мг/л соответственно.
Высшие альдегиды, играющие, как известно, заметную роль в сложении качества вина, сравнительно равномерно накапливаются в процессе обеих фаз вторичного брожения. Максимальное содержание их (20,5 мг/л) отмечено на 9-е сутки брожения под давлением. Полученные данные о динамике альдегидообразования при вторичном брожении сброженных яблочных соков согласуются с данными (Орешкина, Кудряшова, 1970; Джурикянц, Баер, Виниченко, Халино, 1971) об альдегидообразовании при шампанизации виноградных виноматериалов.
Вторичное брожение сухого сидра, как и первичное брожение натурального яблочного сока, сопровождается незначительным увеличением титруемой кислотности (0,5—0,8 г/л), что, но-видимому, связано с использованием дрожжевыми клетками некоторых катионов бродильной смеси и выводом их в дрожжевой осадок. Содержание летучих кислот при вторичном брожении 0,18—0,23 г/л.
На основании результатов исследования процесса вторичного брожения сухих сидров возникла возможность составить и опробовать экспериментальную технологическую схему производства яблочных игристых вин непрерывным однопоточным методом без применения параллельной линии дрожжерастильных аппаратов.
Исследованиями (Вечер, Юрченко, Курбатова. Левицкая, Брилевский, 1971; Юрченко, Левицкая, Соколова, Курбатова, 1971) установлено, что из различных сортов яблок БССР можно получить доброкачественные сидровые виноматериалы. Хранение их в течение года в герметически закрытой таре при температуре не выше 10 °С в присутствии сернистой кислоты до 100 мг/л (общей) не сказывается на качестве виноматериалов.
Мы изучали также влияние продолжительности хранения сидровых виноматериалов на качество яблочного игристого вина. Для этого сидровый виноматериал различного срока хранения подвергали обработке суспензией бинтонита и фильтровали. Осветленный виноматериал в отмеренном количестве поступал в сборник для приготовления бродильной смеси, куда добавляли 8—10% рафинированного сахара-песка. После растворения сахара в смесь добавляли трехзамещенный фосфорнокислый аммоний из расчета 20 г на 100 л смеси. Полученную бродильную смесь пастеризовали при температуре 75—80 °С в течение 1,5 мин и направляли на брожение непрерывным способом на лабораторной экспериментальной установке. Все операции по получению яблочного игристого вина, начиная с пастеризации виноматериала и кончая розливом готового продукта, производились закрытым способом без доступа воздуха. Образцы яблочного игристого вина, приготовленные из свежих и выдержанных 6 и 12 месяцев виноматериалов, подвергали анализу и дегустационной оценке.
В наших опытах были использованы свежеприготовленные виноматериалы с величиной редокспотенциала 345—401 мв. При хранении их в течение года наблюдалось некоторое снижение величины ОВ-потенциала во всех образцах, причем более заметное снижение произошло в первые 6 месяцев хранения. В процессе вторичного брожения виноматериалов также происходило снижение редокспотенциала во всех образцах. В винах, приготовленных из свежих виноматериалов. ОВ-потенциал снизился на 38—106 мв, в винах из виноматериалов после 6 месяцев хранения — на 24—39 мв, а после года хранения — на 20—28 мв.
Титруемая кислотность в процессе вторичного брожения уменьшилась в отдельных образцах на 15,3—31% по сравнению с исходной. Также наблюдалось некоторое повышение значения pH, несмотря на высокую буферность виноматериалов, которая, по данным наших исследований, равна 0,074—0,079. В процессе шампанизации отмечено снижение содержания общей и свободной сернистой кислоты (в среднем на 72%).
Среди вторичных продуктов спиртового брожения особого внимания заслуживают такие вещества, как глицерин, уксусный альдегид, летучие кислоты, высшие спирты, эфиры и другие соединения, которые определяют сложную гамму вкуса и букета вина. Глицерин является наиболее распространенной после воды и спирта составной частью вина и играет определенную роль в формировании вкуса вина, придавая ему мягкость. В процессе шампанизации виноматериалов выявлено увеличение содержания глицерина во всех образцах вина на 1,0—3,25 г/л независимо от срока его изготовления.
Параллельно с глицерином в ходе глицеропировиноградного брожения происходит образование ацетальдегида. Проведенные нами исследования вторичного брожения показали, что в случае использования свежих виноматериалов во всех образцах отмечено снижение содержания ацетальдегида. При использовании для брожения виноматериалов после 6 и 12 месяцев хранения содержание ацетальдегида в образцах с более высоким исходным его содержанием снижалось, а в образцах с более низким повышалось, приближаясь в обоих случаях к среднему значению (60—95 мг/л). Наибольшее количество ацетальдегида обнаружено в образцах игристого вина из Пепина шафранного всех трех сроков изготовления, что может быть связано с наиболее высоким содержанием в виноматериале сернистого ангидрида. В остальных образцах вин трех сроков приготовления содержание ацетальдегида было в пределах 30—95 мг/л, за исключением вина из свежего виноматериала яблок сорта Суйслеппское, где его количество снизилось до 10,2 мг/л. Интенсивное снесение содержания ацетальдегида в процессе вторичного брожения является в основном результатом его взаимодействия с сернистым ангидридом, вторичными и побочными продуктами спиртового брожения. В процессе длительного хранения виноматериалов содержание ацетальдегида сначала увеличивалось (до 6 месяцев хранения), а затем снижалось.
Данные наших опытов и дегустации образцов яблочного игристого вина из длительно хранящихся (12 месяцев) виноматериалов показали, что появление тона окисленности у яблочного игристого вина из Белого налива и Суйслеппского не сопровождалось резким повышением содержания ацетальдегида. Более того, игристые вина из Антоновки, Пепина шафранного и Серинки отличались чистым, ясно выраженным ароматом и гармоничным вкусом, несмотря на более высокое содержание в них ацетальдегида, что согласуется с данными Г. Г. Агабальянца и Н. Н. Глониной (1966) о связи степени окисленности вин с содержанием ацетальдегида.
В результате вторичного брожения опытных образцов виноматериалов трех сроков хранения выявлено уменьшение содержания летучих кислот на 0,04—0,23 г/л. Это, возможно, связано с процессом этерификации во время брожения. Считается, что энзиматическая этерификация приводит к образованию преимущественно средних эфиров, главным образом уксусно-этилового (Нилов, Скурихин, 1967). Кроме уксусно-этилового, в настоящее время известны в винах эфиры следующих одноосновных кислот: масляной, изомасляной, каприловой, каприновой и молочной. Во всех исследованных нами образцах игристых вин наблюдалось довольно значительное увеличение суммарного содержания средних эфиров по сравнению с исходным их содержанием в виноматериалах, причем независимо от сорта яблок и продолжительности хранения виноматериалов. Нашими опытами доказано, что увеличение в процессе вторичного брожения количества средних эфиров на 120—160 г/л положительно сказывается на вкусе вина.
Среди побочных продуктов при вторичном брожении образуются высшие спирты, которые также играют определенную роль в формировании вкуса и аромата готового продукта. Высшие спирты образуются в результате дезаминирования или переаминирования некоторых аминокислот с последующим их декарбоксилированием и восстановлением образовавшихся кетокислот в соответствующие спирты, что, естественно, связано с белковым метаболизмом в дрожжевой клетке. Однако наряду с этим был установлен факт образования высших спиртов из углеводов. В результате алкогольного брожения из углеводов образуется пировиноградная кислота, которая вступает в реакцию переаминирования с лейцином, далее образуется аланин- и кетоизокапроновая кислота, которая после декарбоксилирования и восстановления превращается в изоамиловый спирт. Кроме того, пировиноградная кислота может вступать в реакцию конденсации с ацетил-КоА, наращивая таким образом углеродную цепь и образуя в последующем высшие спирты с более длинной углеродной цепочкой (Родопуло, 1966).
Нами изучалось влияние вторичного брожения сидрового виноматериала на содержание высших спиртов. Установлено значительное увеличение количества высших спиртов в процессе вторичного брожения всех образцов виноматериалов независимо от срока их хранения. Образованию высших спиртов в процессе брожения способствовало наличие продуктов автолиза длительно используемых дрожжей в акротофорах. Что касается степени участия углеводов в образовании высших спиртов при шампанизации сидровых виноматериалов, то этот вопрос требует дальнейших исследований.
Содержание метанола, суммы дубильных и красящих веществ в процессе вторичного брожения снижалось независимо от сроков хранения виноматериалов.
Исследования показали, что закономерность биохимических превращений для вин, приготовленных из сидровых виноматериалов с различным сроком хранения, в основном одинакова. Показано лишь, что из сидровых виноматериалов после 6 и 12 месяцев хранения могут быть получены качественные игристые вина.