التخمير في صناعة النبيذ

تحوّل عملية التخمير في صناعة النبيذ عصير العنب إلى مشروب كحولي. خلال التخمير ، تحوّل الخمائر السكريات الموجودة في العصير إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون (كمنتج ثانوي ). في صناعة النبيذ ، تُعدّ درجة حرارة التخمير وسرعته من الاعتبارات المهمة، بالإضافة إلى مستويات الأكسجين الموجودة في العصير في بداية التخمير. كما قد يحدث خطر توقف التخمير وظهور عيوب في النبيذ خلال هذه المرحلة، التي قد تستغرق من 5 إلى 14 يومًا للتخمير الأولي ، وربما من 5 إلى 10 أيام أخرى للتخمير الثانوي . يمكن إجراء التخمير في خزانات من الفولاذ المقاوم للصدأ، وهو أمر شائع في العديد من أنواع النبيذ الأبيض مثل ريسلينغ ، أو في حوض خشبي مفتوح، أو داخل برميل نبيذ ، أو حتى داخل زجاجة النبيذ نفسها كما هو الحال في إنتاج العديد من أنواع النبيذ الفوار . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

إن حدوث التخمر بشكل طبيعي يعني أن الإنسان ربما لاحظه لأول مرة منذ زمن بعيد. ^{[ 3 ]} كانت أقدم استخدامات كلمة "تخمر" في سياق صناعة النبيذ تشير إلى "الغليان" الظاهر داخل العصير الناتج عن التفاعل اللاهوائي للخميرة مع السكريات الموجودة في عصير العنب، وانبعاث ثاني أكسيد الكربون. وتعني الكلمة اللاتينية fervere حرفيًا " يغلي" . في منتصف القرن التاسع عشر، لاحظ لويس باستور العلاقة بين الخميرة وعملية التخمر، حيث تعمل الخميرة كمحفز ووسيط من خلال سلسلة من التفاعلات التي تحول السكر إلى كحول. وقد ساهم اكتشاف مسار إمبدن-مايرهوف-بارناس على يد غوستاف إمبدن ، وأوتو فريتز مايرهوف، وجاكوب كارول بارناس في أوائل القرن العشرين في فهم أعمق للعمليات الكيميائية المعقدة التي ينطوي عليها تحويل السكر إلى كحول. ^{[ 4 ]}

في صناعة النبيذ، يُفرّق بين الخمائر الطبيعية الموجودة في أقبية النبيذ، ومزارع الكروم، وعلى العنب نفسه (والتي تُعرف أحيانًا باسم "زهرة" العنب أو "احمراره")، والخمائر المُستزرعة التي تُعزل وتُلقّح خصيصًا لاستخدامها في صناعة النبيذ. تشمل أكثر أجناس الخمائر البرية شيوعًا في صناعة النبيذ: كانديدا ، وكلوكيرا/هانسينياسبورا ، وميتشنيكوفياكيا ، وبيشيا ، وزيغوساكاروميسيس . يمكن للخمائر البرية إنتاج نبيذ عالي الجودة بنكهة فريدة؛ ومع ذلك، غالبًا ما يكون من الصعب التنبؤ بسلوكها، وقد تُضيف خصائص غير مرغوب فيها إلى النبيذ، بل وقد تُساهم في تلفه. تعيش مستعمرات قليلة من الخميرة، وبكتيريا حمض اللاكتيك وحمض الخليك بشكل طبيعي على سطح العنب، ^{[ 5 ]} لكن صانعي النبيذ التقليديين، وخاصة في أوروبا، يُؤيدون استخدام الخمائر الطبيعية باعتبارها سمة مميزة لتربة المنطقة . مع ذلك، يُفضّل العديد من صانعي النبيذ التحكم في عملية التخمير باستخدام خميرة مُستزرعة ذات خصائص مُتوقعة. تنتمي الخمائر المُستزرعة الأكثر شيوعًا في صناعة النبيذ إلى فصيلة Saccharomyces cerevisiae (المعروفة أيضًا باسم "خميرة السكر"). تضم هذه الفصيلة مئات السلالات المختلفة من الخميرة التي يُمكن استخدامها أثناء التخمير للتأثير على درجة حرارة العملية أو قوتها، وتعزيز أو تثبيط خصائص نكهة مُعينة للصنف . يُعد استخدام سلالات مُختلفة من الخميرة عاملًا رئيسيًا في تنوّع النبيذ، حتى بين أصناف العنب نفسها. ^{[ 6 ]} تُستخدم خمائر بديلة، غير Saccharomyces cerevisiae ، على نطاق أوسع في هذه الصناعة لإضافة المزيد من التعقيد إلى النبيذ. بعد أن يعمل مصنع النبيذ لسنوات عديدة، يقل عدد سلالات الخميرة المُشاركة بنشاط في عملية التخمير. يُقلل استخدام الخمائر الجافة النشطة من تنوّع السلالات التي تظهر في التخمير التلقائي من خلال التنافس مع السلالات الموجودة بشكل طبيعي. ^{[ 7 ]}

تُضاف الخميرة المُستزرعة عادةً وهي في حالة جافة أو "غير نشطة"، ثم تُنشط في ماء دافئ أو عصير عنب مُخفف قبل إضافتها إلى العصير . ولكي تنمو الخميرة وتنشط في عملية التخمير، تحتاج إلى إمداد مستمر من الكربون والنيتروجين والكبريت والفوسفور ، بالإضافة إلى الفيتامينات والمعادن المختلفة . هذه العناصر موجودة بشكل طبيعي في عصير العنب، ولكن يمكن تعديل كميتها بإضافة مغذيات إلى النبيذ، وذلك لتوفير بيئة أكثر ملاءمة للخميرة. توفر المغذيات المُصنّعة حديثًا والمُطلقة ببطء ، والمُخصصة لتخمير النبيذ، الظروف الأمثل للخميرة. الأكسجين ضروري أيضًا، ولكن في صناعة النبيذ، يتطلب خطر الأكسدة وعدم إنتاج الكحول من الخميرة المُؤكسجة تقليل تعرضها للأكسجين إلى أدنى حد. ^{[ 8 ]}

عند إضافة الخمائر النشطة إلى عصير العنب، ترتبط الفوسفات بالسكر، وتبدأ جزيئات السكر السداسية الكربون بالانقسام إلى جزيئات ثلاثية الكربون، وتخضع لسلسلة من تفاعلات إعادة الترتيب . خلال هذه العملية، تتحرر ذرة الكربون الكربوكسيلية على شكل ثاني أكسيد الكربون، بينما تتحول المكونات المتبقية إلى أسيتالدهيد . يسمح غياب الأكسجين في هذه العملية اللاهوائية بتحويل الأسيتالدهيد في النهاية، عن طريق الاختزال، إلى إيثانول . أثناء تحويل الأسيتالدهيد، تتحول كمية صغيرة منه، عن طريق الأكسدة، إلى حمض الأسيتيك ، الذي قد يُساهم، عند زيادته، في عيب النبيذ المعروف باسم الحموضة المتطايرة (تلوث الخل). بعد أن تُنهي الخميرة دورة حياتها، تترسب في قاع خزان التخمير على شكل رواسب تُعرف باسم الثفل . ^{[ 9 ]} تتوقف الخميرة عن نشاطها عندما يتحول كل السكر الموجود في العصير إلى مواد كيميائية أخرى، أو عندما يصل محتوى الكحول إلى 15% لكل وحدة حجم. تركيز قوي بما يكفي لإيقاف النشاط الإنزيمي لجميع سلالات الخميرة تقريبًا. ^{[ 10 ]}

أثناء عملية التخمير، يأخذ صانعو النبيذ عدة عوامل في الاعتبار، وأهمها محتوى السكر في العصير، وسلالة الخميرة المستخدمة، ودرجة حرارة التخمير. ^{[ 13 ]} تُنتج عملية التخمير نفسها كمية كبيرة من الحرارة المتبقية التي قد تُخرج العصير عن نطاق درجة الحرارة المثالية للنبيذ. عادةً ما يُخمّر النبيذ الأبيض بين 18 و20 درجة مئوية (64-68 درجة فهرنهايت) ، مع أن صانع النبيذ قد يختار استخدام درجة حرارة أعلى لإبراز بعض تعقيدات النبيذ. أما النبيذ الأحمر، فيُخمّر عادةً في درجات حرارة أعلى تتراوح بين 20 و30 درجة مئوية (68-86 درجة فهرنهايت) . قد يكون للتخمير في درجات حرارة أعلى تأثير سلبي على النبيذ، إذ يُثبّط الخميرة ويُفقدها بعض نكهاتها. قد يُخمّر بعض صانعي النبيذ نبيذهم الأحمر في درجات حرارة أقل، كما هو الحال مع النبيذ الأبيض، لإبراز نكهات الفاكهة بشكل أكبر. ^{[ 9 ]}    

للتحكم في الحرارة المتولدة أثناء التخمير، يجب على صانع النبيذ اختيار حجم مناسب للوعاء أو استخدام جهاز تبريد. تتوفر أنواع مختلفة من أجهزة التبريد، بدءًا من ممارسة بوردو القديمة المتمثلة في وضع وعاء التخمير فوق كتل من الثلج، وصولًا إلى خزانات التخمير المتطورة المزودة بحلقات تبريد مدمجة. ^{[ 14 ]}

من عوامل الخطر المرتبطة بالتخمير تراكم الرواسب الكيميائية وتلف النبيذ، ويمكن معالجة ذلك بإضافة ثاني أكسيد الكبريت (SO₂ ₎ ، مع العلم أن زيادة تركيزه _قد تؤدي إلى تلف النبيذ. ويمكن لصانع النبيذ الذي يرغب في إنتاج نبيذ ذي نسبة عالية من السكر المتبقي (مثل نبيذ الحلوى ) إيقاف التخمير مبكرًا إما بخفض درجة حرارة العصير لتثبيط الخميرة، أو بإضافة نسبة عالية من الكحول (مثل البراندي ) إلى العصير للقضاء على الخميرة وإنتاج نبيذ مُدعّم . ^{[ 9 ]}

يُعدّ الإيثانول الناتج عن التخمير مذيبًا مساعدًا هامًا للمركبات غير القطبية التي لا يذوبها الماء، مثل أصباغ قشور العنب، التي تُضفي على أنواع النبيذ لونها المميز، بالإضافة إلى نكهات عطرية أخرى. كما يعمل الإيثانول وحموضة النبيذ كمثبط لنمو البكتيريا، مما يسمح بحفظ النبيذ بأمان لسنوات في غياب الهواء. ^{[ 15 ]}

في صناعة النبيذ، هناك عمليات مختلفة تندرج تحت مسمى "التخمير" ولكنها قد لا تتبع نفس الإجراء المرتبط عادةً بتخمير النبيذ.

• التخمير المشترك