Fermantasyon (şarap)

Şarap yapımında fermantasyon süreci üzüm suyunu alkollü içeceğe dönüştürür. Fermentasyon sırasında, maya meyve suyunda bulunan şekeri etanol ve karbon dioksit'e (yan ürün olarak) dönüştürür. Şarapçılık'ta fermantasyonun başlangıcında şıradadaki oksijen seviyesinin yanı sıra fermantasyon sıcaklığı ve hızı da önemli hususlardır. Sıkışmış fermantasyon ve birkaç şarap hata gelişme riski de bu aşamada oluşabilir ki bu "birincil fermantasyon" için 5 ila 14 gün arasında ve potansiyel olarak ikincil fermantasyon için 5 ila 10 gün daha sürebilir. Fermantasyon, Riesling gibi birçok beyaz şarapta yaygın olan paslanmaz çelik tanklarda, açık ahşap fıçıda, şarap fıçısında ve birçok köpüklü şarap'ın üretiminde olduğu gibi şarap şişesinin içinde de yapılabilir.

Şarap yapımında, şarap mahzenlerinde, üzüm bağlarında ve üzümlerin kendisinde (bazen üzümün "çiçeklenmesi" veya "allık" (İngilizce: blush) olarak da bilinir) doğal olarak bulunan "ortam mayaları" ile şarap yapımında kullanılmak üzere özel olarak izole edilmiş ve aşılanmış "kültür mayaları" arasında ayrım yapılır. Şarap yapımında bulunan en yaygın yabani maya cinsleri şunlardır: Candida, Klöckera/Hanseniaspora, Metschnikowiaceae, Pichia ve Zygosaccharomyces. Yabani mayalar çok kaliteli, eşsiz aromalı şaraplar üretebilir; Ancak, genellikle tahmin edilemezler ve şaraba daha az arzu edilen özellikler katabilir ve hatta bozulmaya neden olabilirler. Üzüm yüzeyinde doğal olarak az sayıda maya, laktik ve asetik asit bakteri kolonisi yaşar, ancak özellikle Avrupa'daki geleneksel şarap üreticileri, bölgenin terroir karakteristiği olarak ortam mayasının kullanılmasını savunur; yine de, birçok şarap üreticisi fermantasyonu tahmin edilebilir kültürlü maya ile kontrol etmeyi tercih eder. Şarap yapımında en çok kullanılan kültür mayaları, Saccharomyces cerevisiae ("şeker mayası" olarak da bilinir) türüne aittir. Bu türün içinde, fermentasyon sırasında işlemin ısısını veya gücünü etkilemek ve üzüm çeşidinin (varyetal) belirli lezzet özelliklerini geliştirmek veya bastırmak için kullanılabilen birkaç yüz farklı soy mayası vardır. Farklı maya türlerinin kullanılması, aynı üzüm çeşidi arasında bile şarap çeşitliliğine önemli katkıda bulunur Alternatif, Saccharomyces cerevisiae olmayan mayalar şaraba daha fazla karmaşıklık katmak için sanayide daha çok kullanılır. Bir şaraphane faaliyete geçtikten birkaç yıl sonra fermantasyon sürecine aktif olarak birkaç maya suşu dahil olur. Aktif kuru mayaların kullanımı, doğal olarak mevcut olan suşları geride bırakarak spontan fermentasyonda ortaya çıkan suşların çeşitliliğini azaltır.

Kültürlenmiş mayanın eklenmesi normalde önce mayanın kuru veya "aktif olmayan" durumdayken gerçekleşir ve şıraya eklenmeden önce maya ılık suda veya seyreltilmiş üzüm suyunda yeniden etkinleştirilir. Fermantasyonda gelişmesi ve aktif olması için mayanın sürekli karbon, azot, kükürt, fosfor ikmaline ve ayrıca çeşitli vitamin ve mineral kaynaklarına erişimine ihtiyacı vardır. Bu bileşenler üzüm şırasında doğal olarak bulunur ancak maya için daha teşvik edici bir ortamı desteklemek için şaraba besin maddeleri eklenerek bunların miktarı düzeltilebilir. Şarap fermantasyonları için özel olarak üretilmiş, yeni formülleştirilmiş zamanla salınan besinler, maya için en avantajlı koşulları sunar. Oksijen de gereklidir ancak şarap yapımında oksidasyon riski ve oksijenli mayadan alkol üretiminin olmaması oksijene maruziyetin minimumda tutulmasını gerektirir.

Aktif mayaların üzüm şırasına katılmasıyla, şekere fosfat'lar bağlanır ve altı karbonlu şeker molekül'leri üç karbonlu parçalara ayrılmaya başlar ve bir dizi yeniden düzenleme reaksiyonlarından geçer. Bu işlemde, karboksilik karbon atomu karbon dioksit şeklinde salınır ve kalan bileşenler asetaldehit olur. Bu anaerobic işleminde oksijenin olmaması, asetaldehitin sonunda indirgeme yoluyla etanol'e dönüştürülmesine izin verir. Asetaldehitin dönüştürülmesi sırasında, oksidasyon yoluyla küçük bir miktar asetik asit'e dönüştürülür ve bunun aşırısı uçucu asitlik (sirke kokuşması) olarak bilinen şarap kusuruna neden olur. Maya yaşam döngüsünü tükettikten sonra tortu olarak fermantasyon tankının dibine iner. Şıradaki şekerin tamamı başka kimyasallara dönüştüğünde veya hemen hemen tüm maya türlerinin enzimatik aktivitesini durduracak kadar güçlü bir konsantrasyon olan hacmen alkol oranı %15'e ulaştığında maya faaliyetini durdurur.

Amino asitlerin metabolizması ve şekerlerin mayalar tarafından parçalanması, şarabın aromasına ve tadına katkıda bulunabilecek diğer biyokimyasal bileşikleri oluşturma etkisi vardır. Bu bileşikler, aldehitler, etil asetat, ester, yağ asitleri, füzel yağları, hidrojen sülfür, ketonlar ve tiyollar gibi "uçucu" veya gliserol, asetik asit ve süksinik asit gibi "uçucu olmayan" kabul edilir.

Maya ayrıca fermentasyonda, alifatiklerin (meşe ile reaksiyona giren bir lezzet bileşeni), benzen türevlerinin, monoterpenlerin (Misket ve Savagnin gibi üzümlerden gelen çiçek aromalarından sorumlu), terpenlerin (Chardonnay'deki bazı baharat notalarından sorumlu) ve fenollerin aroma öncülerini hidrolize edebilen glikozit hidrolazı serbest bırakma etkisi de vardır.

Bazı maya türleri, daha çok Sauvignon blanc ile ilişkilendirilen bektaşi üzümü (İngilizce: gooseberry) kokusu gibi birçok şarapta meyvemsi aromalara katkı yapan uçucu tiolleri üretebilir.

Metanol, şarabın ana bileşeni değildir. Normal konsantrasyon aralığı 0.1 g/litre ile 0.2 g/litre arasındadır. Bu küçük izlerin insanlar üzerinde herhangi bir olumsuz etkisi ve duyulara doğrudan bir etkisi yoktur.

Fermantasyon sırasında şarap üreticilerinin dikkat ettiği şıradaki şeker içeriği, kullanılan maya suşu ve fermantasyon sıcaklığı gibi etanol üretimini etkileyen birkaç faktör vardır. Biyokimyasal fermantasyon sürecinin kendisi, şırayı şarap için ideal sıcaklık aralığından çıkarabilecek aşırı artık ısı oluşturur. Genellikle, beyaz şarap 18–20 °C (64–68 °F) arasında mayalanır ama şarapçı, şarabına biraz karmaşıklık katmak için daha yüksek bir sıcaklık kullanabilir. Kırmızı şarap genellikle 20–30 °C (68–86 °F) gibi daha yüksek sıcaklık aralığında mayalanır. Daha yüksek sıcaklıklarda fermantasyon, mayanın hareketsiz kalmasına ve hatta şarapların bazı tatlarının "kaynamasına" neden olarak şarap üzerinde olumsuz etki yapabilir. Bazı şarap üreticileri, daha fazla meyve aroması ortaya çıkarmak için kırmızı şaraplarını daha çok beyaz şaraplara özgü daha düşük sıcaklıklarda mayalayabilirler.

Fermantasyonda üretilen ısıyı kontrol etmek için, şarap üreticisi uygun bir kap boyutu seçmeli veya bir soğutma cihazı kullanmalıdır. Fermantasyon teknesini buz bloklarının üzerine yerleştirmeye yönelik eski Bordeaux uygulamasından yerleşik soğutma halkalarına sahip gelişmiş fermantasyon tanklarına kadar çeşitli soğutma cihazları vardır.

Fermantasyonla ilgili bir risk faktörü, kükürt dioksit (SO2) ilavesiyle düzeltilebilecek kimyasal kalıntı ve bozulmadır ancak aşırı SO2 de şarap kusuruna neden olabilir.

Yüksek düzeyde artık şekerli (tatlı şarap gibi) şarap yapmak isteyen şarapçı, mayayı sersemletmek için şıranın sıcaklığını düşürüp fermantasyonu erken durdurabilir veya mayayı öldürmek için şıraya yüksek düzeyde alkol (brendi gibi) katabilir ve kuvvetlendirilmiş şarap (İngilizce: fortified wine) yapabilir.

Fermantasyon yoluyla üretilen etanol, üzüm kabuklarından elde edilen pigmentler gibi şarap çeşitlerine farklı renklerini ve diğer aromatikleri veren, suyun çözemediği polar olmayan bileşiğe önemli bir yardımcı çözücü görevi yapar. Etanol ve şarabın asitliği, bakteri üremesini engelleyerek şarabın havasız ortamda yıllarca güvenle saklanmasını sağlar.

Şişede fermantasyon, Şampanya bölgesinden kaynaklanan bir köpüklü şarap üretim yöntemidir ki burada cuvee birincil maya fermantasyonundan geçtikten sonra şarap şişelenir ve şaraba şeker ve "liqueur de tirage" olarak bilinen ek mayanın konulduğu ikincil bir fermantasyondan geçer. Bu ikincil fermantasyon, köpüklü şarabın bilinen karbondioksit kabarcıklarını yaratır.

Karbonik maserasyon süreci aynı zamanda bütün üzüm fermantasyonu olarak da bilinir ki burada maya ilavesi yerine üzüm fermantasyonunun tek tek üzüm tanelerinde gerçekleşmesi desteklenir. Bu yöntem, Beaujolais şarabının yapımında çok kullanılır ve bütün üzüm salkımları kapalı bir kapta bekletilir ve kaptaki oksijen karbondioksit ile değiştirir. Mayanın şekeri alkole dönüştürdüğü normal fermantasyonun aksine karbonik maserasyon, üzüm içindeki enzimler tarafından hücresel maddeyi etanolu ve diğer kimyasal özellikleri oluşturmak üzere parçalayarak çalışır. Oluşan şaraplar genellikle yumuşak ve meyvemsidir.

Esasen malik asit'in laktik asit'e dönüşümü olan malolaktik fermentasyonda maya yerine bakteri temel rolü oynar. Bu, ekşiliğin bir kısmını azaltma ve elde edilen şarabın tadını daha yumuşak hale getirme avantajına sahiptir. Şarap üreticisinin yapmaya çalıştığı şarabın tarzına bağlı olarak, malolaktik fermantasyon maya fermantasyonu ile aynı zamanda gerçekleşebilir. Alternatif olarak, alkol fermantasyonu sırasında L-malatı L-laktata dönüştürebilen bazı maya türleri geliştirilebilinir.

Örneğin, “Oenococcus oeni”den malolaktik enzimi kodlayan bir geni taşıyan “Saccharomyces cerevisiae” suşu ML01 (S. cerevisiae suşu ML01) ve “Schizosaccharomyces pombe”den malat permeazı kodlayan bir geni taşıyan S. cerevisiae suşu ML01, hem Kanada'da hem de Amerika Birleşik Devletleri'nde düzenleyici onay almıştır.