マロラクティック発酵
パスツールは乳酸菌によりワインの酸味が減少することは把握していたが、それを細菌がリンゴ酸を消費したためであるとは気づかず、単に酒石酸塩が沈殿したためと推測していた。1891年にはスイスの醸造家であるヘルマン・ミュラーが細菌が酸味の減少の原因であるという予測を打ち立てた。同僚の力も借りながら、1913年にはミュラーはこの生物学的脱酸の理論をワインに存在する細菌であるBacterium gracileによるものと証明した。1930年、フランスの醸造家ジャン・リベロ・ガイヨンはこの細菌による反応の利点を主張する論文を出版した。1950年代には酵素的分析法の発展に伴って、マロラクティック発酵の背後にある化学的プロセスをより正確に理解できるようになった。エミール・ペイノーによりさらに研究は進展し、やがて有用な乳酸菌が培養されてワイン造りに使えるようになった。
多くのペディオコッカス属はワイン醸造において望ましくない。これは、ジアセチルの生成量が多すぎることに加え、生体アミンがワイン中に増加するためである。なお、生体アミンは赤ワインを飲んだ際の頭痛の一因であるとも推測されている。さらに、異臭の原因となったり、アクロレインにより苦みが発生するなどの劣化を引き起こすこともある。アクロレインはグリセロールの分解により発生するが、これがフェノール類と反応することで苦みのある成分が生じるのである。
P. parvulusはワイン中に見つかっている乳酸菌のなかで、唯一マロラクティック発酵を完了できず、リンゴ酸がワイン中に残存した状態になる。とはいえワインの香りには影響を与え、醸造家が「台無しになるというほどではない」と表現する程度の欠陥が生じる。別の研究では、マロラクティック発酵が完了し、かつ特に異臭や劣化は起きていないワインからP. parvulusが単離された。
早期にマロラクティック発酵を終えてしまえば、それだけ早い段階で二酸化硫黄の添加が可能である。これにより、アセトバクタ―などの有害菌からワインを守ることができる。二酸化硫黄はマロラクティック発酵も阻害するため、乳酸菌の接種をアルコール発酵後に行う場合はマロラクティック発酵が起こるのに十分な暖かさになる早春まで二酸化硫黄の添加ができない。
ジアセチルの生成量が少ない。
欠点としては以下が挙げられる。
グルコースなどの栄養素を酵母と競合することになり、他の微生物とも拮抗しうる。
オエノコッカス・オエニのようなヘテロ型発酵菌の場合、ムスト中に残存するグルコースを消費し、酢酸のような望ましくない副生成物を生成しうる。
アルコール発酵後にマロラクティック発酵を行うことで、これらの問題の大部分は解決できる。特に他の菌種が拮抗すること、および副生成物による劣化に対しては効果が高い。死んだ酵母の細胞が溶菌するために澱から栄養素を得ることができるのも利点の一つではあるが、マロラクティック発酵を完全に完了させるのに十分であるとは限らない。また、早期のマロラクティック発酵による利点(上で挙げた高い温度、発酵の早期完了など)が得られないことは欠点であるといえる。
軽くフルーティーなワインや、温暖な地域の酸度の低いワインなど、ワインのスタイルによってはマロラクティック発酵は望ましくない。マロラクティック発酵を防ぐ手段としては、以下のような例がある。
マセラシオンを控え、圧搾を早め、澱引きを早い段階で行うこと。乳酸菌が栄養分と接触できる時間が減少する。
遊離二酸化硫黄濃度を最低でも25ppmに保つ。ワインのpHにもよるが、おおよそ50~100mg/Lの二酸化硫黄を添加する必要がある。
PHを3.3以下に保つ。
10~14°Cの低温に保つ。
瓶詰の際に、0.45μm以下のメンブレンフィルターで濾過する。これにより、瓶内に細菌が入り込むことを防げる。
さらに、リゾチーム、ナイシン、二炭酸ジメチル(ベルコリン)、フマル酸といった化学的・生物学的阻害剤を用いる選択肢もある。ただし、ベルコリンのようにアメリカ合衆国では認可されているが他国では使用が認められていないものもある。ベントナイトのような清澄剤の使用や、ワインを低温安定化させることでも、乳酸菌にとっての栄養素を除去しマロラクティック発酵を防止できる。バクテリオファージ(細菌に感染するウイルス)を用いてマロラクティック発酵を防止するような研究もあるが、同様の研究がチーズ産業で思わしい結果にならなかったことから、実用化に対しては懐疑的な意見もある。
ジアセチル(2,3-ブタンジオン)はシャルドネの「バターのような」香りの原因となる化合物として知られているが、マロラクティック発酵を経ているワイン全てに影響を与えている。嗅覚で検知できるしきい値は白ワインで0.2 mg/L、赤ワインで2.8 mg/Lであり、この程度の濃度ではかすかなバターやナッツのような香りと受け止められる。5~7 mg/L (5~7 ppm)以上の濃度になるとワインの他の香りよりも圧倒的に強く感じられ、ワインにとっては悪影響となる。
乳酸菌が糖やクエン酸を代謝することでジアセチルが生成される。クエン酸はブドウ中にも元々存在するが極めて少量しか含まれないので、ほとんどの量は醸造時に意図的に添加することでまかなわれる。リンゴ酸とクエン酸がともに存在するときは両方を乳酸菌は代謝するが、リンゴ酸のほうがはるかに早く消費される。クエン酸の消費量に対してどの程度ジアセチルが生成するかは菌株による(例えば、オエノコッカス・オエニの多くの菌株ではラクトバシラス属やペディオコッカス属よりもジアセチルの生成量は少ない)ほか、ワインの酸化還元電位にも依存する。酸化還元電位が低い、すなわち樽が隙間なく充填されていないなどの理由で酸化的な環境になっている場合はクエン酸が消費されやすく、ジアセチルの生成も増える。アルコール発酵中で酵母の数がピークに達していてワイン中に二酸化炭素が高濃度に飽和しているときのような、酸化還元電位が高い場合は、ジアセチルの生成は極めて遅くなる。酵母はジアセチルを分解しアセトインやブチレングリコールに替えるため、ジアセチル濃度を低く保つ働きがある。
ジアセチルの生成には18~25°Cの温かい環境下での発酵が好ましい。また、pHが低いとき(3.