ワイン醸造における発酵

ワイン醸造における発酵の過程は 、ブドウ果汁をアルコール飲料に変えます。発酵中、酵母は果汁に含まれる糖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濃度が重要な考慮事項となります。発酵が停止したり、ワインの欠陥が発生したりするリスクもこの段階で発生する可能性があります。一次発酵は5～14日間、二次発酵はさらに5～10日間かかる場合があります。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製タンク、開放型の木製タンク、ワイン樽、そして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自体で行うことができます。^{[ 1 ] [ 2 ]}

発酵が自然発生的に起こるということは、おそらく人類がずっと昔に初めてそれを観察したということである。^{[ 3 ]}ワイン醸造に関連して「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、果汁中の明らかな「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、酵母が触媒および仲介者として働き、糖をアルコールに変換する一連の反応を通して発酵の過程における酵母との関連性に着目した。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・パルナスによって発見されたエンブデン・マイヤーホフ・パルナス経路は、糖からアルコールへの変換に関わる複雑な化学プロセスの理解に大きく貢献した。^{[ 4 ]}

ワイン醸造では、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、ワイン醸造用に特別に分離および接種された培養酵母とを区別します。ワイン醸造で見られる最も一般的な野生酵母の属には、 Candida、Klöckera/Hanseniaspora、Metschnikowiaceae、Pichia、Zygosaccharomyces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、予測不可能で、ワインに好ましくない特性をもたらしたり、腐敗の原因になったりすることもあります。ブドウの表面には、酵母と乳酸菌および酢酸菌のコロニーが自然に生息していますが、^{[ 5 ]} 、特にヨーロッパの伝統的なワインメーカーは、その地域のテロワールの特徴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、発酵中に使用して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増強または抑制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。^{[ 6 ]}代替の、サッカロミセス・セレビシエ以外の酵母は、ワインに複雑さを加えるために業界でより広く使用されています。ワイナリーが数年間操業した後、発酵プロセスに積極的に関与する酵母株は少なくなります。活性乾燥酵母を使用すると、自然に存在する株と競合することで、自然発酵で出現する株の多様性が減少します。^{[ 7 ]}

培養酵母の添加は通常、まず乾燥または「不活性」状態の酵母を、温水または希釈したブドウジュースで再活性化してから果汁に加えることで行われます。発酵で酵母が活発に活動するには、炭素、窒素、硫黄、リンの継続的な供給に加え、さまざまなビタミンやミネラルへのアクセスが必要です。これらの成分はブドウ果汁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促進するために、ワインに栄養素を加えることでその量を調整することができます。ワイン発酵用に特別に製造された新しい配合のタイムリリース栄養素は、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化された酵母によるアルコール生成の欠如のため、酸素への曝露を最小限に抑える必要があります。^{[ 8 ]}

活性酵母をブドウ果汁に加えると、リン酸が糖に結合し、6 炭素糖分子が3 炭素の断片に分解され、一連の再配列反応が起こります。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、残りの成分がアセトアルデヒドになります。この嫌気性プロセスでは酸素がないため、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、これが過剰になると、揮発性酸度（酢臭）として知られるワインの欠陥の原因となることがあります。酵母がライフサイクルを終えると、酵母は澱と呼ばれる沈殿物として発酵槽の底に沈みます。^{[ 9 ]}酵母は、果汁中のすべての糖が他の化学物質に変換されたとき、またはアルコール含有量が単位体積あたり 15% に達したときに活動を停止します。ほぼすべての酵母株の酵素活性を停止させるのに十分な濃度。^{[ 10 ]}

発酵中、ワインメーカーが考慮する要素はいくつかありますが、エタノール生産に最も影響を与えるのは、果汁中の糖分、使用する酵母株、発酵温度です。^{[ 13 ]}発酵の生化学的プロセス自体が多くの残留熱を発生させ、果汁をワインにとって理想的な温度範囲から外してしまう可能性があります。通常、白ワインは18～20 ℃（64～68 °F）で発酵されます が、ワインメーカーはワインの複雑さを引き出すために、より高い温度を選択する場合があります。赤ワインは通常、20～30 ℃（68～86 °F）のより高い温度で発酵されます。より高い温度での発酵は、酵母を不活性化させ、ワインの風味の一部を「沸騰」させてしまうなど、ワインに悪影響を与える可能性があります。一部のワインメーカーは、より多くの果実の風味を引き出すために、白ワインによく見られるような低い温度で赤ワインを発酵させる場合があります。^{[ 9 ]}    

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。さまざまな種類の冷却装置が利用可能で、発酵槽を氷の塊の上に置くというボルドーの古い慣習から、冷却リングが内蔵された高度な発酵タンクまであります。^{[ 14 ]}

発酵に伴うリスク要因の一つは、化学物質の残留物や腐敗の発生であり、これは二酸化硫黄（SO ₂）の添加によって修正できますが、SO ₂が過剰になるとワインの欠陥につながる可能性があります。残糖量の多いワイン（デザートワインなど）を作りたいワインメーカーは、酵母を死滅させるために果汁の温度を下げるか、酵母を死滅させて酒精強化ワインを作るために果汁に高濃度のアルコール（ブランデーなど）を加えることによって、発酵を早期に停止させることができます。^{[ 9 ]}

発酵によって生成されるエタノールは、ブドウの皮の色素など、水では溶解できない非極性化合物の重要な共溶媒として働き、ワインの品種ごとに独特の色やその他の芳香成分を生み出します。エタノールとワインの酸性度は細菌の増殖を抑制する働きがあり、空気に触れない状態でワインを何年も安全に保存することができます。^{[ 15 ]}

ワイン醸造においては、「発酵」という名称の下に様々な工程が含まれるが、それらは一般的にワインの発酵と関連付けられる手順とは必ずしも同じではない。

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