5.4. DESFĂŞURAREA Şl DIRIJAREAFERMENTAŢIEI ALCOOLICE

iMetabolismul drojdiilor din mustuială şi must este cunoscut sub numele de fermentaţie.Fiind cel mai important proces biotehnologic, el trebuie declanşat la timp, urmărit şi dirijat în aşa fel

încât activitatea microorganismelor să transforme, în condiţii optime, mustuiala şi mustul în vin.

5.4.1. PROCEDEE DE DECLANŞARE A FERMENTAŢIEI ALCOOLICE

f

Declanşarea fermentaţiei alcoolice în mustuială şi must poate fi spontană sau dirijată prin inocularea de drojdii. Inocularea se poate face cu drojdii din micro- flora locală, selectate înainte de folosire sau cu drojdii selecţionate după criterii ştiinţifice de laboratoare de specialitate.

Declanşarea fermentaţiei de către microflora spontană a fost şi este încă practicată. în multe situaţii, aceasta se întâmplă în necunoştinţă de cauză. Există însă practicieni şi specialişti care sunt adepţii fermentaţiei spontane, având drept argument valorificarea în cele mai bune condiţii şi cele mai mici detalii a tipicităţii podgoriei.

A

In fapt, chiar în asemenea situaţii, prin aplicarea unor operaţiuni simple, cum sunt sulfitarea şi deburbarea mustului se face o selectare a drojdiilor. Sunt astfel îndepărtate drojdiile mai sensibile la SO2, lucru ce coincide în mod fericit cu îndepărtarea drojdiilor apiculate.

Declanşarea fermentaţiei cu maia din drojdii indigene este o modalitate mai directă de a interveni în selectarea drojdiilor indigene. In acest scop se prepară o maia.

Maiaua este o cultură de drojdii în plină activitate, care administrată în must sau mustuială este capabilă să provoace fermentaţia alcoolică.

Maiaua de drojdii indigene se prepară din mustul obţinut din struguri (cca 15 kg de struguri) sănătoşi şi copţi. Mustul obţinut se sulfitează cu 5-10 g/hl SO2, pentru a preveni dezvoltarea bacteriilor şi a levurilor patogene. Se lasă în repaus la temperatură scăzută, pentru a se limpezi. După limpezire, mustul este decantat într-o damigeană de cca 10 1 şi trecut într-o încăpere cu temperatura mai ridicată, pentru a se declanşa fermentaţia alcoolică. După 2-3 zile de la începutul fermentaţiei, maiaua poate fi folosită. Se administrează 4-5 1 de maia pentru 100 1 must. După începerea campaniei, în loc de maia se poate folosi şi must în fermentare. Această metodă este cea mai economică, însă nu se poate folosi decât în cazul recoltelor perfect sănătoase.

Declanşarea fermentaţiei cu maiaua de drojdii selecţionate se realizează cu preparate biologice obţinute în laboratoare de microbiologie. Drojdiile provin din speciile Saccharomyces ellipsoideus,

oviformis, bayanus, şi în ultimul timp Saccharomyces pombe. Expedierea către unităţile de producţie a drojdiilor obţinute se face în flacoane (pe medii de cultură lichide sau solide), pungi de material plastic (pe medii lichide) sau în eprubete (pe medii solide).

/V

In general, pentru prepararea maielei de drojdii selecţionate se introduce cultura de levuri selecţionate în 2-3 1 de must pasteurizat. După 2-3 zile, când mustul începe să fermenteze, el se poate folosi pentru multiplicarea maielei sau se poate administra în vasele de must.

Pentru multiplicarea maielei se pot folosi instalaţii speciale. Acestea asigură prepararea unor cantităţi mai mari de maia de levuri indigene sau selecţionate, în flux continuu, în condiţii igienico-sanitare mult mai bune.

Declanşarea fermentaţiei cu drojdii selecţionate liofilizate a căpătat cea mai mare extindere în ultimul timp.

Drojdiile liofilizate se obţin din culturi tinere, prin congelare (-30 sau -40°C) şi uscare în vid (vid realizat la 10"3 atm). Liofilizarea se face într-un mediu coloidal de protecţie, care poate fi gumă arabică sau un amestec de gelatină şi glucoză.

Drojdiile uscate au căpătat o largă extindere în multe ţări datorită faptului că pot fi folosite direct, fără o prealabilă înmulţire sub formă de maia. Obţinerea lor se face după o anumită tehnică, în condiţii perfecte de sterilitate, atunci când se realizează biomasa drojdiilor şi uscarea ei. Umiditatea preparatelor nu depăşeşte 8%. Numărul de celule viabile variază între IO9 şi 4*1010 pe gramul de preparat, înainte de introducerea lor, levurile uscate se rehidratează cu apă sau cu un amestec de apă şi must, la temperatura de 37-40°C, timp de 10-15 minute. Cercetările recente din acest domeniu au scos în evidenţă avantajele multiple pe care le prezintă drojdiile uscate şi anume: posibilitatea folosirii lor fără o prealabilă înmulţire, scurtarea duratei de fermentaţie, ca urmare a realizării unei densităţi sporite a drojdiilor încă înainte de declanşarea fermentaţiei, prezenţa unei activităţi fermentative sporite, fermentarea completă a glucidelor şi realizarea de vinuri cu un conţinut redus de acetaldehidă, deci cu un conţinut mai scăzut de SO2 sub formă combinată (Dittrich, 1979; Amati, 1979; Kraus, 1983).

După însuşirile lor tehnologice drojdiile selecţionate pot fi: drojdii calde sau termolevuri, drojdii reci sau criolevuri, drojdii nespumante şi drojdii peliculare.

Drojdiile calde au însuşirea de a realiza fermentaţia alcoolică la temperaturi mai ridicate (30-35°C), îndeosebi în podgoriile din zonele calde. Levurile reci pot declanşa şi conduce fermentaţia alcoolică la temperaturi mai scăzute (7-12°C), îndeosebi în toamnele mai reci şi sunt generalizate în tehnologia preparării vinurilor spumante. Drojdiile nespumante sunt capabile să realizeze fermentaţia alcoolică fără ca la suprafaţa lichidului să apară multă spumă, permiţând reducerea golului de fermentaţie. Levurile peliculare sunt capabile să dezvolte la suprafaţa vinului o peliculă, un voal sub influenţa căruia parte din alcoolul etilic este oxidat în aldehidă acetică, care imprimă vinului gust şi miros caracteristic. Se folosesc la prepararea vinurilor de tip oxidativ (Jeres, Jura).

La folosirea drojdiilor selecţionate trebuie să se ţină cont şi de antagonismul dintre specii. S-a constatat că, dacă speciile Saccharomyces ellipsoideus şi Saccha- romyces oviformis sunt introduse în must într-un amestec egal, prima domină rapid. Drojdiile care degradează acidul malic {Schizosaccharomyces pombe se dezvoltă numai în absenţa drojdiilor eliptice. Prezenţa drojdiilor eliptice în proporţie de 10% reduce

activitatea drojdiilor din specia Schizosaccharomyces pombe cu o treime.în concurenţa care există între suşele de drojdii, un rol însemnat revine factorului Killer, care a fost

semnalat prima dată de Bevan şi Makover în 1983, la/V

suşele de Saccharomyces cerevisiae (Bare, 1980). In funcţie de comportament, s-a stabilit că drojdiile aparţin la unul din următoarele trei fenotipuri (Naumov şi col., 1973): Killer notate cu (K), neutre (N) şi sensibile (S). Fenotipul Killer, prin toxinele pe care le produce, omoară celulele fenotipului sensibil.

Dacă se administrează în must un amestec de drojdii Killer 5% şi drojdii sensibile 95%, activitatea celor din urmă este total inhibată, iar fermentaţia se , desfăşoară ca şi când mustul ar fi fost inoculat numai cu drojdii Killer. Unele cercetări recente au arătat că este posibil să se fermenteze musturi numai cu o suşă de drojdii, care suprimă celelalte suşe, ce se găsesc în mod natural în mustul de struguri (Hara şi colab, 1980). Intensitatea fenomenului Killer variază de la o specie la alta şi se poate pierde sub influenţa temperaturilor mai ridicate (>37°C) sau mai scăzute (5°C) sau a razelor ultraviolete. Conţinutul în alcool, tratamentele cu SO2 sau cu bentonită nu modifică caracterul Killer al suşelor. Hidalgo P şi Flores M. (1994), studiind fenomenul Killer al unor drojdii izolate în unele zone viticole spaniole, au constatat că prezenţa suşelor, ce posedă caracterul Killer, variază în cursul fermentaţiei alcoolice astfel: 18,8% în must, 56% în timpul fermentaţiei tumultuoase şi 58,8% la sfârşitul fermentaţiei.

Alegerea speciilor şi raselor de levuri se face pe baza unor criterii bine stabilite. Astfel, în musturile puternic sulfitate vor fi introduse levuri sulfitice, care nu formează hidrogen sulfurat. Pentru fermentaţii la temperaturi joase se recurge

la levuri criofîle. în situaţia musturilor foarte bogate în acid malic, orientarea poate fi şi către levuri din genul Schizosaccharomyces (Auriol, 1987). La obţinerea vinurilor seci se folosesc rase aparţinând speciei Saccharomyces oviformis sau Saccharomyces bayanus.

5.4.2. DESFĂŞURAREA FERMENTAŢIEI ALCOOLICEîn desfăşurarea sa, procesul de fermentaţie parcurge trei faze: prefermentativă, de fermentare

tumultuoasă şi postfermentativă.Faza prefermentativă, numită şi faza iniţială sau de înmulţire a levurilor, convenţional, durează de la

introducerea mustului în recipientul de fermentare şi până la degajarea evidentă a CO2. Se remarcă o creştere lentă a temperaturii până la 17-18°C, o slabă degajare de CO2 o scădere uşoară a conţinutului în glucide şi a densităţii, iar mustul începe să se tulbure. Tulbureala apare când încărcătura drojdiei ajunge la 100 000 celule/ml. Dioxidul de carbon, format la început, se dizolvă în mustul care fermentează, apoi începe să se degaje, formând la suprafaţa lichidului o spumă. Spuma este constituită din celulele drojdiilor ce aderă la suprafaţa bulelor de CO2 formate în timpul fermentaţiei. Formarea spumei se datorează prezenţei unor molecule de proteine specifice, la suprafaţa celulelor (Romanov şi Suzzi, 1987). Drojdiile se înmulţesc intens, putând ajunge în final la 50-100 milioane celule/ml.

Faza durează 1-2 zile, în funcţie de temperatura iniţială a mustului,*-de temperatura mediului înconjurător, de conţinutul de zahăr, de mărimea vaselor, de felul levurilor folosite, de gradul de sulfitare şi limpezire a mustului.

La fermentaţia mustului în flux continuu, faza prefermentativă lipseşte. Introducerea mustului în acest

caz are loc într-un mediu aflat mereu în faza tumultuoasă, cu o mare densitate levuriană, iar levurile sunt menţinute permanent în stare activă. Aportul continuu de must furnizează levurilor în mod neîntrerupt, elemente nutritive, factori de creştere şi oxigen.

A

Faza fermentaţiei tumultuoase numită şi faza zgomotoasă. In această fază, levurile sunt în plină activitate de transformare a glucidelor în alcool şi CO2. Ca urmare, conţinutul în glucide scade, iar cel în alcool creşte. Au loc puternice degajări de CO2, iar temperatura în masa lichidului atinge valori maxime care pot depăşi 30°C. Faza durează 6-7 zile, uneori până la 14 zile, fiind delimitată de începutul şi sfârşitul degajărilor de CO2. La o durată mai lungă şi la temperaturi mai scăzute de fermentaţie, vinurile rezultate au o aromă şi o fructuozitate mai plăcută decât cele obţinute prin fermentare rapidă. în ultimul caz se produc pierderi de substanţe odorante. Ca regulă, musturile mai sărace în zahăr fermentează mai rapid şi mai zgomotos decât cele bogate în glucide.

Faza postfermentativă sau faza de fermentaţie liniştită. Convenţional, este delimitată de oprirea degajărilor de CO2 şi începutul depunerii particulelor şi drojdiilor din masa vinului. Temperatura vinului scade continuu până la nivelul celei din mediul exterior recipientului. Activitatea drojdiilor este mult încetinită datorită conţinutului redus de glucide şi a prezenţei alcoolului etilic în cantităţi mai mari. Vinul tânăr conţine cantităţi de 0,2-0,5 g/1 CO2. Durata acestei faze este de 7-10 zile până la câteva luni. La obţinerea vinurilor cu zahăr rezidual (licoroase), durata este mult mai scurtă, deoarece fermentaţia se întrerupe prin diferite procedee tehnologice.

5.4.3. URMĂRIREA Şl DIRIJAREA FERMENTAŢIEI ALCOOLICEPentru obţinerea unor vinuri normal constituite, fermentaţia alcoolică este urmărită şi atunci când este

cazul dirijată pe tot parcursul desfăşurării ei.Urmărirea procesului de fermentaţie se face cu multă atenţie, determinând principalii parametri

microbiologici şi fizico-chimici, care caracterizează fermentaţia. Pentru a evita dificultăţile de fermentaţie (Lafon-Lafourcade, Ribereau- Gayon, 1979), periodic se încorporează oxigen, prin remontarea mustului, respectiv a mustului în fermentaţie. Demarajul fermentaţiei este de multe ori greoi pentru că:

- în mediu se găsesc proporţii mai mici de substanţe stimulatoare (ca urmare a separării rapide a mustului de părţile solide ale strugurilor prin deburbare);

- s-au aplicat doze mai mari de S02;- în mediu există unele substanţe cu efect antibiotic, elaborate de mucegaiuri;- temperatura este sub optimul microbiologic.Dacă după 18-24 ore de la însămânţare, fermentaţia nu s-a declanşat, înseamnă că, una sau mai multe

funcţii fiziologice ale levurilor sunt afectate. în astfel de cazuri se procedează la sporirea populaţiei active de levuri sau la o aerare energică, prin remontarea mustului. Necesarul minim de oxigen pentru pornirea fermentaţiei şi desăvârşirea ei este de 10 mg/1, iar viteza optimă de me- tabolizare a zaharurilor se obţine când în must se încorporează 20-30 mg 02/l (Sablayrolles, Barre, 1986).

Controlul microbiologic se efectuează la 2-3 zile, urmărindu-se starea de viabilitate a levurilor şi eventualele infecţii cu bacterii dăunătoare şi levuri sălbatice.

Cu regularitate, se determină (de două ori pe zi) câţiva parametri fizico- chimici, care prin valorile lor indică mersul fermentaţiei. Aceşti parametrii sunt: densitatea, cantitatea de zaharuri şi temperatura. Cu valorile obţinute se întocmeşte graficul de fermentaţie, pentru fiecare recipient.

Dirijarea fermentaţiei în vinificaţia modernă a devenit o necesitate. Ea se face prompt, atunci când este nevoie, pe baza determinărilor.

Observaţiile şi determinările efectuate evidenţiază de cele mai multe ori una din două situaţii diametral opuse: fie o fermentaţie domoală (existând pericolul opririi ei înainte de metabolizarea completă a glucidelor), fie o fermentaţie rapidă (la temperaturi excesiv de ridicate), cu consecinţe grave asupra calităţii vinului.

în primul caz, se recurge la un aport de aer, prin remontări, pentru sporirea potenţialului fiziologo-biochimic al levurilor. Fermentaţia se desfăşoară într-un ritm cu atât mai susţinut şi mai complet cu cât aerările sunt mai numeroase şi se aplică încă din primele faze ale procesului de metabolizare a zaharurilor.

Cercetările din acest domeniu arată că aerările moderate, dar cu caracter permanent, aplicate mustului în fermentare, stimulează biosinteza sterolilor în celulele de drojdii. Sterolii sunt factori de supravieţuire a levurilor, menţinându-le şi în faza de declin capacitatea de fermentaţie, prin reglarea permeabilităţii membranelor celulare (Larue şi col., 1979).

în al doilea caz, o deosebită atenţie se acordă temperaturii de fermentaţie, al cărui nivel este determinat de: energia acumulată în struguri (până la recoltare), temperatura mediului ambiant, capacitatea vaselor, coeficientul de termoconduc- tibilitate al materialelor din care sunt construite vasele de fermentare ş.a.

în timpul fermentaţiei, temperatura creşte pe seama eliberării căldurii rezultate prin biodegradarea glucidelor.

Nivelul temperaturii este influenţat şi de capacitatea vaselor. în condiţiile folosirii unor recipienţi foarte mari, temperatura mustului în timpul fermentaţiei poate să atingă rapid valori de 30-35°C şi chiar mai mult; la vinurile albe, nivelul calitativ este cu atât mai ridicat cu cât temperatura din timpul fermentaţiei este mai scăzută (sub 18°C).

Fermentaţia la temperaturi scăzute favorizează obţinerea unor produse cu aromă specifică de soi, la care se adaugă aromele de fermentaţie imprimate, în special, de esterii etilici ai unor alcooli graşi (butirat de etil, hexanat de etil, octanat de etil). Totodată, temperaturile scăzute determină sporirea conţinutului de alcool etilic, alanină, valină, acid glutamic şi o diminuare cantitativă a glicerolului, a alcoolilor superiori, a esterilor neutri, a acidului tartric ş.a.

Ridicarea bruscă a temperaturii de fermentare la 25-26°C influenţează negativ calitatea organoleptică, compoziţională şi microbiologică a vinului. Organoleptic, vinurile prezintă un gust greoi, respingător cu nuanţe avansate de oxidare; sunt lipsite de prospeţime şi armonie olfacto-gustativă. Compoziţional, vinurile prezintă tărie alcoolică mai mică şi valori mai mari pentru aciditate totală şi volatilă,

O i

pentru polialcooli, pentru compuşii amoniacali şi Fe . Aproape în toate cazurile, vinurile au zahăr rezidual, care este o sursă potenţială de instabilitate biologică. Pentru conservarea acestor vinuri sunt necesare doze mari de SO2.

De cele mai multe ori fermentaţia se opreşte datorită faptului că, celulele de levuri, când sunt supuse la temperaturi ridicate, secretă substanţe macromoleculare cu caracter toxic, care le împiedică activitatea. Aceste substanţe manifestă acelaşi caracter şi faţă de levurile adăugate printr-o nouă însămânţare (Ribereau -

Gayon şi col., 1976). După oprirea fermentaţiei alcoolice încep să se multiplice bacteriile producătoare de boli foarte grave (borşirea, înăcrirea lactică ş.a.). Pentru a preveni aceste neajunsuri se recomandă ca nivelul temperaturii de fermentare să nu depăşească 20°C la vinurile albe superioare şi 25°C la realizarea celor de consum curent. în ambele situaţii temperatura nu trebuie să coboare sub 15°C.

Procedeele de ridicare a temperaturii în toamnele friguroase sunt: încălzirea spaţiului în care se găsesc recipientele, încălzirea unei părţi din must (până la 60- 70°C) şi introducerea acestuia peste cel rece, introducerea de vapori direct în must (fără ca diluarea să depăşească 1%), amestecarea mustului cald (în plină fermentaţie) cu cel rece, folosirea unor instalaţii de încălzire. Utilizarea reci- pienţilor cu sistem de termostatare.

Procedeele de coborâre a temperaturii în timpul fermentaţiei sunt numeroase. Unele sunt simple şi nu necesită echipament special, altele presupun însă instalaţii de înaltă tehnicitate). Din prima categorie fac parte: răcirea sălii de fermentare, prin acţiunea curenţilor creaţi prin deschiderea uşilor şi în timpul nopţii folosirea ventilatoarelor de mare capacitate, stropirea vaselor şi a pardoselii cu apă rece, introducerea în mustul-vin cald a unei proporţii de vin nou rece.

Din categoria procedeelor de răcire, de mare productivitate şi cu eficacitate sporită fac parte cele care implică aşa-zisele schimbătoare de căldură.

5.5. MICROORGANISMELE FERMENTAŢIEI MALOLACTICE (FML) Şl METABOLISMUL LOR

/V

In must şi vin sunt mereu identificate microorganisme care prin metabolismul lor, în anumite condiţii, produc degradarea acidului malic în acid lactic.

Prin cercetări adecvate s-a stabilit că acestea sunt lactobacterii care se pot înmulţi şi trec în mod spontan în mustuială şi vin. Astăzi, se cunoaşte foarte bine că la fel ca şi drojdiile, lactobacilii se găsesc peste tot: în pivniţe, în butoaiele folosite, în tirighie, în drojdia depusă sau aderentă de pereţii recipienţilor, pe echi-pamentul de vinificaţie şi de tratament al vinurilor, în subprodusele vinicole etc. (Lepădatu, 1975).

Degradarea acidului malic este cunoscută şi sub numele de dezacidifiere biologică sau, oarecum impropriu, fermentaţie malolactică (FML).

Fermentaţia malolactică poate avea loc concomitent cu fermentaţia alcoolică, la scurt timp după aceasta, sau poate fi întârziată luni de zile sau chiar ani.

Se produce în mod natural, la majoritatea vinurilor roşii şi mai puţin la cele albe, datorită conţinutului relativ mai ridicat în SO2 şi pH-ului mai redus şi în foarte mică măsură în vinurile de desert.