ワイン醸造における発酵

ワイン醸造における発酵のプロセス により、ブドウジュースはアルコール飲料に変わります。発酵中、酵母はジュースに含まれる糖分をエタノールと二酸化炭素（副産物として）に変換します。ワイン醸造では、発酵の温度と速度、および発酵開始時の果汁中の酸素レベルが重要な考慮事項です。この段階では、発酵が停滞したり、ワインにいくつかの欠陥が生じたりするリスクもあります。この段階は、一次発酵の場合は5〜14日間、二次発酵の場合はさらに5〜10日間続く可能性があります。発酵は、リースリングなどの多くの白ワインで一般的なステンレススチール製のタンクで行われるほか、木製の開放型タンク、ワイン樽内、多くのスパークリングワインの製造のようにワインボトル内で行われることもあります。^{[1] [2]}

発酵が自然に起こるということは、おそらく人類が遥か昔に初めて観察したということだ。^[3]ワイン造りに関して「発酵」という言葉が最初に使われたのは、ブドウ果汁中の糖分に対する酵母の嫌気性反応と二酸化炭素の放出によって生じる、果汁内の見かけ上の「沸騰」を指していた。ラテン語のfervere は文字通り「沸騰する」という意味である。19世紀半ば、ルイ・パスツールは、酵母が糖分をアルコールに変える一連の反応を通して触媒および媒介物として働くという発酵プロセスと酵母との関連に注目した。20世紀初頭にグスタフ・エンブデン、オットー・フリッツ・マイヤーホフ、ヤクブ・カロル・パルナスがエンブデン・マイヤーホフ・パルナス経路を発見したことで、糖分をアルコールに変える複雑な化学プロセスの理解が深まった。^[4] 2010年代初頭、ニュージャージー州に拠点を置くワインテクノロジー企業GOfermentorは、使い捨てバイオリアクターに似た使い捨てライナーで発酵を行う自動ワイン製造装置を発明しました。^{[5] [6]}

ワイン造りでは、ワインセラー、ブドウ畑、ブドウ自体に自然に存在する常在酵母（ブドウの「ブルーム」または「ブラッシュ」と呼ばれることもある）と、ワイン造りに使用するために特別に分離され接種された培養酵母を区別しています。ワイン造りで見つかる野生酵母の最も一般的な属には、カンジダ、クレケラ/ハンセニアスポラ、メチニコウィアセアエ、ピチア、ジゴサッカロミセスなどがあります。野生酵母は高品質で独特の風味のワインを生産できますが、予測できないことが多く、ワインにあまり望ましくない特徴をもたらしたり、腐敗の一因になったりすることもあります。ブドウの表面に自然に生息する酵母や乳酸菌や酢酸菌のコロニーはごくわずかですが、^[7]伝統的なワインメーカー、特にヨーロッパのワインメーカーは、地域のテロワールの特性として常在酵母の使用を推奨しています。それにもかかわらず、多くのワインメーカーは、予測可能な培養酵母で発酵を制御することを好みます。ワイン醸造で最も一般的に使用される培養酵母は、サッカロミセス・セレビシエ（「糖酵母」としても知られる）種に属します。この種には、発酵中にプロセスの熱や活力に影響を与え、品種の特定の風味特性を高めたり抑制したりするために使用できる数百の異なる酵母株があります。異なる酵母株の使用は、同じブドウ品種であっても、ワインの多様性に大きく貢献しています。^{[8]ワインに複雑さを加えるために、}サッカロミセス・セレビシエ以外の代替酵母が業界でより広く使用されています。ワイナリーが数年運営されると、発酵プロセスに積極的に関与する酵母株はほとんどなくなります。活性乾燥酵母を使用すると、自然に存在する株に打ち勝つことで、自発的な発酵で現れる株の多様性が減ります。^[9]

培養酵母の添加は通常、乾燥または「不活性」状態の酵母から行われ、温水または希釈したブドウジュースで再活性化されてからマストに加えられます。酵母が発酵で活発に活動するには、炭素、窒素、硫黄、リン、およびさまざまなビタミンやミネラルを継続的に供給する必要があります。これらの成分はブドウマストに自然に含まれていますが、酵母にとってより好ましい環境を醸成するために、ワインに栄養素を追加することでその量を調整できます。ワインの発酵用に特別に製造された、新たに配合された時間放出栄養素は、酵母にとって最も有利な条件を提供します。酸素も必要ですが、ワイン製造では、酸化のリスクと酸素を含んだ酵母によるアルコール生成の欠如のため、酸素への露出を最小限に抑える必要があります。^[10]

活性酵母がブドウ果汁に入ると、糖にリン酸が付着し、6炭素糖分子が3炭素分子に分割され、一連の転位反応が起こります。この過程で、カルボキシル炭素原子が二酸化炭素の形で放出され、残りの成分はアセトアルデヒドになります。この嫌気性プロセスには酸素が存在しないため、アセトアルデヒドは最終的に還元によってエタノールに変換されます。アセトアルデヒドの変換中に、少量が酸化によって酢酸に変換されますが、これが多すぎると、揮発性酸度（酢臭）として知られるワインの欠陥の一因となる可能性があります。酵母がライフサイクルを使い果たした後、酵母は澱と呼ばれる沈殿物として発酵タンクの底に沈みます。^[11]酵母は、果汁中の糖がすべて他の化学物質に変換されるか、アルコール含有量が単位体積あたり15％に達すると活動を停止します。ほぼ全ての酵母株の酵素活性を停止させるのに十分な濃度である。^[12]

酵母によるアミノ酸の代謝と糖の分解は、ワインの風味と香りに貢献する他の生化学的化合物を生成する効果があります。これらの化合物は、アルデヒド、酢酸エチル、エステル、脂肪酸、フーゼル油、硫化水素、ケトン、メルカプタンのように「揮発性」、またはグリセロール、酢酸、コハク酸のように「不揮発性」であると考えられます。酵母はまた、発酵中にグリコシド加水分解酵素を放出する効果があり、これは脂肪族（オークと反応する風味成分）、ベンゼン誘導体、モノテルペン（マスカットやトラミネールのようなブドウの花の香りの原因）、ノルイソプレノイド（シャルドネのスパイスの香りの一部の原因）、フェノールなどの風味前駆物質を加水分解することができます。

酵母のいくつかの株は揮発性チオールを生成し、ソーヴィニヨン・ブランによく見られるグーズベリーの香りなど、多くのワインのフルーティーな香りに寄与している。ブレタノマイセス酵母は、ブルゴーニュやピノ・ノワールなどの赤ワインに特徴的な「納屋の香り」の原因である。^[13]

メタノールはワインの主成分ではありません。通常の濃度範囲は0.1 g/リットルから0.2 g/リットルです。これらの微量では人体に悪影響はなく、感覚に直接影響はありません。^[14]

発酵中、ワインメーカーはいくつかの要因を考慮するが、エタノール生産に最も影響を与えるのは、マストの糖分含有量、使用する酵母株、発酵温度である。^[15]発酵の生化学的プロセス自体が大量の残留熱を生み出し、マストをワインの理想的な温度範囲から外す可能性がある。通常、白ワインは18〜20°C（64〜68°F）で発酵されるが、ワインメーカーはワインの複雑さの一部を引き出すためにより高い温度を使用することを選択する場合がある。赤ワインは通常、20〜30°C（68〜86°F）のより高い温度で発酵される。より高い温度での発酵は、酵母を不活性にし、ワインの風味の一部を「蒸発」させることさえあり、ワインに悪影響を与える可能性がある。一部のワインメーカーは、より多くのフルーツの風味を引き出すために、より白ワインに典型的なより低い温度で赤ワインを発酵させる場合がある。^[11]

発酵中に発生する熱を制御するために、ワインメーカーは適切な容器のサイズを選択するか、冷却装置を使用する必要があります。冷却装置には、氷のブロックの上に発酵槽を置くというボルドーの古い慣習から、冷却リングが組み込まれた洗練された発酵タンクまで、さまざまな種類が あります 。 ^[16]

発酵に伴う危険因子として、化学残留物や腐敗の発生があるが、これは二酸化硫黄（SO2 _）を添加することで修正できるが、過剰なSO2_はワインの欠陥につながる可能性がある。残留糖分の多いワイン（デザートワインなど）を造りたいワインメーカーは、酵母を死滅させるためにマストの温度を下げるか、酵母を死滅させて強化ワインを作るためにマストに高濃度のアルコール（ブランデーなど）を加えることで、発酵を早期に止めることがある。^[11]

発酵によって生成されるエタノールは、ブドウの皮の色素（ワインの品種に独特の色を与える）やその他の芳香剤など、水に溶けない非極性化合物の重要な共溶媒として機能します。エタノールとワインの酸は細菌の増殖を抑制する働きがあり、ワインを空気のない状態で何年も安全に保存することができます。^[17]

ワイン製造では、「発酵」という名称の付いたさまざまなプロセスがありますが、ワインの発酵に一般的に関連付けられる同じ手順に従わない場合があります。

瓶内発酵は、シャンパーニュ地方発祥のスパークリングワインの製造方法で、キュヴェが一次酵母発酵を経た後、ワインは瓶詰めされ、二次発酵が行われます。この二次発酵では、リキュール・ド・ティラージュと呼ばれる追加の酵母がワインに加えられます。この二次発酵によって、スパークリングワインの特徴である二酸化炭素の泡が生成されます。^[18]

炭酸浸軟法は、全ブドウ発酵とも呼ばれ、酵母を加える代わりに、ブドウの個々の果実内でブドウの発酵が起こるように促します。この方法はボジョレーワインの製造で一般的であり、ブドウの房全体を密閉容器に保存し、容器内の酸素を二酸化炭素に置き換えます。^[19]酵母が糖をアルコールに変換する通常の発酵とは異なり、炭酸浸軟はブドウ内の酵素によって細胞質が分解され、エタノールやその他の化学的性質が形成されます。その結果得られるワインは通常、柔らかくフルーティーです。^[20]

マロラクティック発酵では、基本的にリンゴ酸を乳酸に変換するという役割を酵母の代わりに細菌が担っています。この発酵には、酸味をいくらか減らし、ワインの味を柔らかくするという利点があります。ワインメーカーが作ろうとしているワインのスタイルによっては、酵母発酵と同時にマロラクティック発酵が行われることもあります。^[21]あるいは、アルコール発酵中にL-リンゴ酸をL-乳酸に変換できる酵母株が開発されることもあります。^[22]たとえば、サッカロミセス・セレビシエML01株 ( S. cerevisiae ML01株) は、オエノコッカス・オエニ由来のマロラクティック酵素をコードする遺伝子と、シゾサッカロミセス・ポンベ由来のリンゴ酸透過酵素をコードする遺伝子を持っています。S . cerevisiae ML01株は、カナダと米国の両方で規制当局の承認を受けています。^[23]

• 共発酵