При переработке винограда с поверхности ягод и гребней в сусло попадает огромное количество микроорганизмов. Между ними наступает борьба за овладение средой и происходит строгий биологический отбор. При этом в наибольшей степени сказывается значение состава среды обитания микроорганизмов и в несколько меньшей степени — антагонизм микробов.
Высокая кислотность виноградного сусла (рН 2,7—3,8) создает неблагоприятные условия для жизнедеятельности большинства групп микроорганизмов, прежде всего бактерий.
Наиболее кислотовыносливыми являются дрожжи и плесневые грибы. Первыми средой овладевают дрожжи. Они не требуют обязательного присутствия кислорода воздуха, как плесени и уксуснокислые бактерии, имеют большие размеры, чем бактериальные клетки.
Поэтому дрожжи, способные быстро размножаться в соке, накапливают определенное количество биомассы, (свыше 2 млн. клеток в 1 мл) и, перейдя на анаэробный тип использования сахаров, вызывают забраживание виноградного сусла или мезги.
Такое брожение называют спонтанным (случайным); в производственных условиях оно может вызвать нежелательные последствия. Чтобы этого избежать и получить вино хорошего качества, брожение проводят на чистых культурах специально отселекционированных рас дрожжей, вводя их в сусло для направленного протекания процесса.
Микрофлора спонтанного брожения.
Между развивающимися в сусле микроорганизмами наблюдается антагонизм. Так, в сусле из винограда, пораженного Воtrytis cinerea, установлено присутствие противодрожжевых антибиотических веществ, названных ботритицином, которые приводят к уменьшению массы дрожжей и задержке брожения.
Молочнокислые бактерии выделяют орнитин, подавляющий спиртовое брожение, а также потребляют пировиноградную кислоту и ацетальдегид, стимулирующие рост дрожжей. В свою очередь, дрожжи, вызывая спиртовое брожение, приводят к накоплению спирта и обеднению среды кислородом, что способствует прекращению деятельности аэробных микроорганизмов — уксуснокислых бактерий и плесневых грибов.
Существует антагонизм и между дрожжами. В начале самопроизвольного (спонтанного) забраживания сусла размножаются слабобродящие, но сильно почкующиеся дрожжи Hanseniaspora apiculata. Они способны образовывать 4—5% об. спирта. Одновременно беспорядочно размножаются и другие сорняки брожения.
В сусле (мезге) накапливается много летучих кислот и эфиров при низком выходе этилового спирта. Их продукты жизнедеятельности тормозят рост винных дрожжей, однако накапливающийся спирт угнетает дикие дрожжи и они уступают место спиртоустойчивым винным дрожжам.
Дрожжи-сорняки портят аромат и вкус виноматериалов, являются одной из причин недобродов. Большинство сорняков весьма чувствительно к диоксиду серы, поэтому в сульфитированном сусле их активность снижается, а истинные винные дрожжи рода Saccharomyces, как более сульфитоустойчивые, получают возможность быстро размножаться.
Дрожжи вида Saccharomyces vini сбраживают сахара практически полностью, накапливая до 14—15% об. этилового спирта, в незначительных количествах образуют летучие кислоты и способствуют образованию приятно пахнущих эфиров, которые придают вину тонкий цветочный аромат.
Сбраживание высокосахаристого сусла ведется вначале дрожжами S. vini, а затем — S. oviformis, выдерживающими концентрацию спирта 15—17% об. (иногда выше), накапливающегося при дображивании остаточных cахаров. Однако в условиях спонтанного брожения эти виды дрожжей не всегда проявляют свои качества, и возникают недоброды, посторонние тона во вкусе.
Антагонистические взаимоотношения проявляются также между отдельными расами дрожжей внутри одного вида. Различают три разновидности фенотипа дрожжей: киллеры, или «убийцы», нейтральные и чувствительные. Дрожжи фенотипа киллер способны вырабатывать вещество, убивающее дрожжи фенотипа чувствительный. Это вещество (киллер-фактор) состоит из протеина и полисахарида в соотношении 3:1. На дрожжи фенотипа нейтральные киллеры не оказывают влияния.
В виноделии более половины винных дрожжей составляют нейтральные расы (штаммы). В зависимости от района произрастания винограда распределение 2-го и 3-го мест между киллерами и чувствительными может меняться.
При брожении «убийцы» быстро уничтожают чувствительных, даже находясь в меньшинстве (примерно 1 клетка против 20). Нейтральные расы не участвуют во внутривидовой борьбе и развиваются независимо от борющихся.
Свойства убивать или быть нейтральными со временем могут быть утеряны. Киллеры могут стать нейтральными, а нейтральные — чувствительными. Все зависит от условий обитания микроорганизмов.
Для обеспечения гарантированного направленного брожения сусла целесообразно использовать разводки более конкурентоспособных рас фенотипов киллер или нейтральный.
Таким образом, при спонтанном брожении происходит смена семейств, родов и видов дрожжей и других микроорганизмов. Развитие случайных групп микроорганизмов в сусле часто приводит к ухудшению качества получаемого виноградного вина.
Зачастую вину сообщаются неприятные запах и привкус, а иногда обусловливается появление в нем тех или других пороков, болезней. Во избежание случайностей при изготовлении вин современная технология предполагает использование чистых культур микроорганизмов с известными свойствами.