Среди всех ферментированных напитков особой любовью у человека с незапамятных времен пользуется алкоголь. И сейчас без него не обходится ни одно значимое событие в нашей жизни, будь то рождение, свадьба или похороны. Мы пьем, когда нам весело, чтобы еще больше подстегнуть веселье, и когда нам грустно – чтобы забыться и заглушить боль. Пьем, чтобы влиться в новую компанию, найти друзей, завести полезные знакомства или понравиться начальству, пьем на свидании, чтобы расслабиться и произвести приятное впечатление. Наконец, пьем, когда нам скучно или одиноко. Вероятно, основная мнимая польза алкоголя заключается как раз в этом его свойстве: облегчать общение, успокаивать и настраивать на позитивный лад. В остальном этиловый спирт лишь вредит нашему организму. В ходе метаболизма он преобразуется в канцерогенный ацетальдегид, а значит, употребление любого количества алкоголя связано с развитием рака. Кроме того, этот токсин – психоактивное вещество, которое вызывает привыкание. И так как теоретическая польза от некоторых спиртных напитков не может перевесить эти факторы, согласно политике ВОЗ безопасной дозы употребления алкоголя нет и быть не может[140]. Точнее, риски тем меньше, чем меньше вы пьете.

Волшебная сила алкоголя как наркотика (а алкоголь по своему действию на нервную систему является именно наркотиком, хоть и легализованным), известная многие сотни лет, в конце концов превратила его в нечто сокровенное, наполненное для человека дополнительными смыслами. И сейчас, когда налет мистики давно спал, с алкоголем связано множество обычаев, примет, социальных конструктов и правил. Например, принято омывать шампанским новые суда при спуске на воду, чтобы защитить их от затопления, а боевые награды – бросать в стакан водки. Алкоголь используется и в религиозных обрядах. Вино во время Святого причастия символизирует кровь Христа, а пиво традиционно считается в Европе монашеским напитком, поскольку многие монастыри там имели и до сих пор имеют собственные пивоварни.

Поскольку алкоголь как культурное явление появился очень давно, люди, производя его, долгое время не знали, что в его получении замешаны дрожжи. Сперва, заготавливая продовольствие, они то и дело сталкивались со спонтанным брожением, а распробовав его продукты, учились воспроизводить условия их приготовления. Со временем алкогольные напитки широко распространились. Они были не только вкусными и веселящими, но также удобными и даже в чем-то полезными, пусть и содержащими токсичный этиловый спирт. Еще 200 лет назад не так легко было раздобыть чистую воду и сохранить ее свежей – она просто начинала цвести. А сброженные напитки прекрасно хранились и оберегали людей от частых отравлений. Их можно было брать в путешествия и без опаски пить в караванах и на кораблях. Не зря в русских сказках выпить сырую воду означало превратиться в козла – куда предпочтительнее были мед, квас, слабое вино и бражка. Ими постоянно утоляли жажду не только взрослые, но и дети.

Сегодня разновидностей алкогольных напитков существует неисчислимое множество. При этом их можно разделить на несколько групп:

● Приготовленные путем сбраживания растительного сырья (вино, сидр, пиво, саке).

● Дистилляты – продукты перегонки, то есть дистилляции сброженного сырья (виски, коньяк, ром, джин, самогон). Чтобы получить их, готовую бражку нагревают, а пар конденсируют охлаждением, собирая спиртовую фракцию, богатую летучими ароматическими веществами.

● Водка – водный раствор этилового спирта после многоступенчатой перегонки. Испарение и конденсация этилового спирта в этом случае происходят много раз подряд внутри специальной колонны, разделенной на секции, благодаря чему в нем практически не остается примесей. Колонна называется ректификационной, а получаемый с ее помощью спирт – ректификатом.

● Разнообразные смеси, содержащие водку или спирт-ректификат разной крепости (наливки, настойки, ликеры).

Мы остановимся на самых распространенных и самых древних алкогольных напитках, которые относительно просто получить и которые представляют собой продукты ферментации. Это вино и пиво.

Как делают вино

Вино вполне можно назвать ферментированным соком. Чтобы его получить, свежий виноградный сок сбраживают с помощью отобранных промышленных штаммов спиртовых дрожжей Saccharomyces cerevisiae, а то, что получилось, разливают по бутылкам.

Технология производства вина – процесс многоступенчатый, причем на каждой ступени винодел может внести изменения в процесс приготовления продукта. И все же для классических тихих вин можно выделить два основных подхода: вина «по белому» и вина «по красному» (рис. 24).

Рис. 24. Производство вин «по белому» и «по красному»

Для приготовления вина «по белому» виноградные грозди давят целиком или дробят щадящим способом так, чтобы косточки не повредились и из них в сок (его называют суслом) не перешло слишком много вяжущих соединений – танинов. Затем сусло как можно быстрее отделяют от мякоти, кожуры, косточек и веточек и отправляют на брожение. Брожение ведут при пониженных температурах и во время всех операций стараются ограничить контакт виноматериала с воздухом, чтобы предотвратить окисление и изменение цвета.

Для белого вина обычно берут белые сорта винограда: «шардоне», «совиньон-блан», «пино-гри», «рислинг». Но бывают и исключения. Некоторые сорта, например «пино-нуар» и «пино-менье», имеют окрашенную кожуру и белую мякоть. Если сок из такого винограда быстро отделить от ягоды, он не окрасится и из него также получится белое вино. Самый простой пример – французское шампанское типа blanc de noir («белое из черного»). Если же использовать способ «по белому», перерабатывая виноград с окрашенной мякотью, вино получится розовым.

Способ «по красному», что логично, подходит для получения красных вин. Суть его в том, чтобы насытить сок экстрактивными красящими веществами, сконцентрированными в кожуре. Для этого дробленый виноград – мезгу – могут настаивать перед брожением или само брожение сусла проводить в присутствии твердых частей ягоды. Способ «по красному» также используют, когда готовят оранжевые, янтарные вина. Благодаря контакту сусла с мезгой их цвет гораздо интенсивнее, чем у белых вин, а во вкусе чувствуются танины.

Кроме слов «красное» и «белое» на бутылке вина всегда можно найти указание на содержание в нем сахара: сухое, полусухое, полусладкое, сладкое, десертное. А в правом или левом нижнем углу этикетки обычно указывают процент алкоголя – либо точное значение, либо интервальное. Второй вариант любят использовать крупные предприятия. Если производитель выпускает вино в больших объемах и ему неудобно перед розливом объединять все партии виноматериала в одной емкости, эта хитрость приходит ему на выручку. Он просто указывает интервал (например, 10–12% об.), чтобы не этикетировать каждую партию отдельно. В России это оправдано, так как в отечественных технологических картах тоже приводятся интервальные значения «от и до». Что касается сахара, здесь все предсказуемо: в сухом вине его практически нет, в полусухом сахара немного, в полусладком – чуть больше и т. д. Причем стандарты, определяющие, насколько сладким должно быть вино каждой категории, разнятся от страны к стране. Чтобы вино считалось полусладким в России, сахара в нем должно быть от 18 до 45 г/л, а в Европе 12 г/л сахара – уже полусладкое вино[141].

Способов производства полусухих, полусладких и сладких вин несколько. Во-первых, брожение сусла можно принудительно завершить до того, как весь сахар преобразовался в спирт. Для этого вино нагревают или охлаждают, вводят консервант – диоксид серы – или дополнительно крепят вино спиртом, который при большой концентрации убивает дрожжи (так производят крепленые вина типа портвейна). Другой вариант – вести брожение ступенчато до тех пор, пока дрожжи не перестанут развиваться из-за высокого содержания спирта в виноматериале. В этом случае в почти до конца сбродившее вино добавляют сладкое сусло, чтобы запустить брожение повторно. Когда в бражке накопится предельное количество этилового спирта, которое могут выдержать живые дрожжи, они погибнут, а сахар в вине останется. Или можно купажировать добродивший виноматериал свежим суслом, содержащим сахар (рис. 25).

Рис. 25. Схема получения полусухого красного вина с внесением в виноматериал сладкого сусла

Чтобы произвести натуральное не крепленое вино с остаточными сахарами, нужен сладкий виноград. От того, сколько в виноградной ягоде сахара, зависит, сколько спирта получится в вине. Из одного грамма сахара в ходе брожения образуется примерно 0,6 г этилового спирта, а минимальная крепость у столового вина согласно ГОСТу составляет 7,5% об. Если сахара в винограде будет недостаточно, вино из него не сможет быть и спиртуозным, и сладким – сахара не хватит и на то и на другое. Поэтому для сладких вин часто используют сорта, отличающиеся большой сахаристостью («мускат», «саперави», «ркацители» и др.), или прибегают к технологическим хитростям: виноград подвяливают после сбора, собирают позже или берут виноград, пораженный благородной плесенью Botrytis cinerea, которая способствует потере влаги ягодами, за счет чего концентрация сахаров в них увеличивается.

Кроме основных технологических стадий на винодельческом производстве есть также дополнительные. В какой-то мере именно они и делают вино каждого производителя уникальным. В массовом, конвенциональном виноделии, которое стремится к стабильному качеству вне зависимости от урожая, в ходе приготовления вин технологи управляют процессом получения сусла и его сбраживанием, а затем доводят вино до кондиции, осветляя его фильтрованием или внося вещества, которые образуют с мелкими взвесями осадок. Чтобы вино получилось более ярким и насыщенным, измельченную виноградную массу настаивают в присутствии ферментных препаратов, выделяемых из специализированных микроорганизмов. К этой практике мы вернемся при обсуждении фруктовых соков.

Для предотвращения излишнего окисления брожение можно проводить в условиях повышенного давления углекислого газа. Избыток СО₂ в вине подавляет рост дрожжей, и, изменяя температуру в бродильных чанах, можно менять скорость брожения по желанию. Диоксид серы добавляют в вино также, чтобы остановить в нем процессы окисления, а еще – защитить от бактериального заражения, продлив срок хранения готового вина.

Единственное, на что технолог на заводе повлиять не в силах, – это сам виноград. Первое, что определяет вкусовые качества будущей бутылки. Поэтому вполне логично, что для дорогих вин указывают, ягоды с каких виноградников пошли на их производство. Зачастую именно репутация виноградника формирует цену на продукт.

Выращивание винограда не ремесло, а целая наука, у нее даже есть название – ампелография. Виноградные кусты обрезают и растят определенным образом, причем разные сорта требуют разных климатов и почв. Один и тот же сорт дает совершенно разные на вкус ягоды в разных регионах и даже в пределах одной местности, поэтому вина одинакового сорта, произведенные в разных местах, будут иметь совершенно разные характеристики. Винные дрожжи в этом плане служат винограду достойным партнером. Их воздействие на сусло от штамма к штамму так же различно, а значит, каждая разновидность микроорганизмов делает собственное вино. И этим, конечно, нужно пользоваться.

Изучение процессов брожения в рамках развития виноделия всегда было отдельной темой. Начиная с того времени, как Пастер в 1860 г. доказал, что сахар в спирт превращают дрожжи-сахаромицеты[142], люди стремились подчинить себе дикие микроорганизмы, сделав брожение как можно более предсказуемым. Практика внесения в виноградное сусло чистых дрожжевых культур, выращенных в лаборатории, стала активно распространяться еще в середине прошлого века, и сегодня большая часть коммерческого виноделия использует для производства вин стартовые культуры тщательно отобранных штаммов. И эти штаммы все время изучаются.

Поворотным моментом в исследованиях явилась в 1996 г. расшифровка генома пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae. С этого времени стало возможно глубже понять функции тех или иных генов, проследить эволюцию применяемых дрожжей, сравнить их между собой и предсказать свойства отдельных микроорганизмов, исходя из характеристик их ДНК[143]. Например, ученые ищут у дрожжей особенные участки ДНК (локусы), которые отвечают у этих микроорганизмов за метаболические процессы, дающие вину его ценные качества: вкус, аромат, плотность. С помощью такого скрининга уже удалось обнаружить 80 локусов, имеющих значение для виноделия[144]. А чтобы отслеживать, какие гены на что влияют, в лабораториях создают дрожжи-мутанты, у которых тот или иной ген выключен. После этого дрожжи выращивают и смотрят, как изменилось их поведение в среде и как мутации сказались на брожении. Таким способом было найдено 93 гена «ферментации»[145]. Выявляя их наличие и активность у дрожжей в разных условиях, например при разной температуре брожения, можно отбирать из коллекций лучшие образцы микроорганизмов для промышленного виноделия[146].

Сейчас мы знаем, что винные дрожжи относятся к одной филогенетической группе, то есть произошли от общих диких предков и в Европу, скорее всего, были завезены из Месопотамии[147]. Для качественных спиртовых дрожжей выделены также ключевые характеристики, которыми они должны обладать, чтобы с успехом применяться в промышленности. Во-первых, это устойчивость к стрессам. Винные дрожжи должны хорошо переносить высокое содержание в среде сахаров, спирта или сульфитов, работать при низких температурах, чтобы вино не окислялось, иметь низкую потребность в азоте, на последних стадиях брожения – уметь утилизировать фруктозу. А для того чтобы их было удобно хранить и продавать, они должны выживать при высушивании.

Вторая часть дела – синтез дрожжами целевых соединений. По завершении их работы в сброженном материале должен присутствовать определенный набор карбоновых кислот, альдегидов и эфиров в сочетании с глицерином, дающий именно тот чувственный опыт, за который вино так ценится, но не должно образовываться нежелательных продуктов. Например, если дрожжи производят много биогенных аминов, вино рискует стать причиной головной боли[148], а накапливающиеся по мере ферментации соединения серы – тиолы и сульфиты – дают вину неприятный тон тухлых яиц, резины или, что еще хуже, кошачьей мочи (pipi de chat). В готовых винах спирты-конгенеры, то есть все, кроме этилового, обладают собственными уровнями токсичности, по-разному усваиваются и вместе с летучими кислотами влияют на вкус и букет конечного продукта, а потому их содержание не должно быть большим. Выходит, синтез спирта – для дрожжей далеко не единственная задача. И промышленное виноделие, выбирая для себя проверенные штаммы, идет по более безопасному пути. В таком вине, в отличие от кустарного, гарантированно не будут править бал дикие культуры с неизвестными характеристиками, например синтезирующие ацетон или метанол.

Ко всему этому нужно еще прибавить свойства, которые делают коммерческие штаммы удобными в работе: быстрый старт брожения, низкое пенообразование, умеренный рост биомассы и компактный дрожжевой осадок.

Список выдвигаемых запросов получается нешуточный. Поэтому неудивительно, что биологи, зная, какими должны быть идеальные дрожжи, стремятся их создать. Примеров, когда генетическая модификация винных дрожжей улучшала их технические свойства, довольно много. С помощью генной инженерии успешно повышали способность дрожжей синтезировать глицерин[149], а увеличивая их способность потреблять фруктозу, добивались более полного сбраживания виноградного сахара[150]. Добавив к винным дрожжам ген из кишечной палочки, ученые создали новый штамм, улучшающий аромат белого вина совиньон[151]. Два трансгенных штамма винных дрожжей были зарегистрированы на территории США, Молдавии и Канады[152]. Однако большого распространения не получили. Их использование в пищевой промышленности не везде разрешено на законодательном уровне, и безопасность модифицированных микроорганизмов требует долгой проверки.

Отдельно изучаются хересные дрожжи. Они тоже относятся к сахаромицетам (S. cerevisiae var. beticus, S. cerevisiae var. cheresiensis, S. cerevisiae var. montuliensis и S. cerevisiae var. rouxii), но специфические мутации в их геноме подарили им отличные от винных дрожжей свойства[153]. Во время ферментации они не заполняют весь объем сусла, а формируют многоклеточные агрегаты – пленки на его поверхности, называемые флором[154]. Растут такие дрожжи на сухом виноматериале во время выдержки, после чего и получается херес. В качестве питания вместо глюкозы и фруктозы, которые в сухом вине отсутствуют, они используют этанол, глицерин и другие продукты брожения. При этом в доступе кислорода они не сбраживают среду, а окисляют ее, утилизируя несбраживаемые источники углерода[155]. Во время биологической выдержки под флором состав вина сильно меняется. Например, в нем образуется ацетальдегид, который дает хересу плодовые оттенки во вкусе. А при его конденсации с альфа-кетомасляной кислотой образуется кетон фуранового ряда – солотон, обладающий ореховым ароматом[156].

В России хересные дрожжи изучали еще в начале XX в., а в развитие технологии получения отечественных хересов большой вклад внесли сотрудники ялтинского института виноградарства и виноделия «Магарач». Они показали, что хересные дрожжи не редкое явление, их можно культивировать повсюду, а значит, хересоподобные вина возможно получать в любом винодельческом регионе[157].

На одних сахаромицетах биотехнологи не останавливаются. Чтобы еще глубже понять процессы создания вин, ученые погрузились в изучение винной микробной экологии, которая складывается не только из коммерческих культур, но и из разнообразных организмов, живущих на ягодах винограда, на винодельческом оборудовании, в винных бочках и погребах. Это и дикие дрожжи, и бактерии, и нитчатые грибы. Все они в той или иной мере влияют на ход брожения – кто-то положительно, а кто-то отрицательно.

Только дрожжей на винограде можно найти около 100 разных видов[158]. Большое влияние на качество вин, например, оказывают дрожжи рода Hanseniaspora. Они составляют больше половины микрофлоры созревших виноградных ягод и попадают в сусло с поверхности виноградной кожицы[159]. Чтобы избавиться от них, технологи добавляют в мезгу диоксид серы. Если этого не сделать, дикие дрожжи отнимут сахар у промышленных штаммов, а их развитие вызовет в бродящем сусле накопление летучих кислот. Есть, однако, мнение, что их способность синтезировать эфиры дает вину приятные плодовые нотки, а потому угнетать их необязательно. Есть на ягодах и другие дикие дрожжи – Candida, Brettanomyces (отвечают за тон скотного двора, заячьего меха, лошадиного седла, навоза – и это иногда неплохо), Cryptococcus, Schizosaccharomyces, Kluyveromyces (производят много молочной кислоты и выступают в брожении союзниками сахаромицетов), Hansenula, Piсhia и другие. Некоторые из них довольно сильно влияют на винообразование, и в процессе сбраживания их присутствие в сусле нужно контролировать. Так, Hansenula и Piсhia вызывают болезни вин, и их размножения в вине допускать нельзя. А вот дрожжи Schizosaccharomyces, наоборот, могут помочь скорректировать вкус будущего вина. Они перерабатывают яблочную кислоту и могут снижать кислотность вин в холодных регионах, где виноград не вызревает в должной степени[160].

Бактерии, которые встречаются в вине, включают множество видов, многие из которых относятся к молочнокислым бактериям (семейства Lactobacillaceae, Leuconostocaceae). Они перерабатывают спирт и яблочную кислоту в молочную кислоту, что придает винам оттенки сливок, масла, йогурта или попкорна. Такое брожение называют малолактической ферментацией (Malo), или вторичным брожением, так как происходит оно после спиртового[161]. Его повсеместно используют при изготовлении красных вин, чтобы сделать их более округлыми и питкими. Для спонтанного развития в вине молочнокислых бактерий погреба́, где оно хранится, прогревают до 20 °C и выше, а чтобы снизить риск порчи, в вино могут добавлять чистые культуры. Из белых вин Malo-брожение проходит, как правило, шардоне. Это делает его вкус полным и обволакивающим за счет побочного продукта реакции – диацетила. Кстати, сегодня, чтобы провести малолактическую ферментацию, необязательно полагаться на прихотливые молочнокислые бактерии. Уже существуют коммерческие винные дрожжи, в которые были внесены гены из грибов Schizosaccharomyces pombe и бактерий Oenococcus oeni. Они могут осуществлять яблочно-молочное брожение сами[162].

Нитчатых грибов, которые находят в сусле, не так много. Они попадают туда вместе с виноградом, больным мучнистой росой или серой гнилью, и их наличие всегда нежелательно. Грибы родов Aspergillus и Penicillium выделяют токсичные соединения – микотоксины – и вещества с неприятными вкусом и запахом[163].

Интересную область исследований представляют собой межмикробные взаимодействия. Микроорганизмы в сусле не живут каждый в отдельной квартире. Иногда они пользуются друг другом, иногда соперничают между собой. Механизмы этой классовой борьбы все еще не до конца понятны, но некоторые открытия удивляют. Сахаромицеты и другие дрожжи, как выяснилось, имеют в арсенале не одно оружие против непрошеных соседей. Так, винные дрожжи выделяют спирт, убивающий другие микроорганизмы, а сами при большой его концентрации могут использовать этанол как источник углерода[164]. А некоторые штаммы способны синтезировать целый ряд белковых токсинов, убивающих чужеродные клетки[165]. Это настоящие дрожжи-киллеры, и они встречаются как среди S. cerevisiae, так и среди других родов: Pichia, Kluyveromyces, Candida. Есть и такие дрожжи, которые своих токсинов не выделяют, зато неплохо защищаются от чужих.

Использование стартовых культур с дополнительными способностями киллеров – еще одна возможность сделать брожение более устойчивым, подавляя постороннюю микрофлору и те организмы, которые уже были в сусле. Эффективность таких штаммов пока под вопросом, но продолжает изучаться[166].

Внимание к микробным сообществам, которые формируются в сусле во время брожения, в последние годы повысилось, так как на рынке стало появляться все больше так называемых натуральных, или сырых, вин. В отличие от органических вин, которые должны быть получены из винограда, выращенного органическим способом, то есть без использования пестицидов и минеральных удобрений[167], в случае с натуральными идея в том, чтобы делать вина как домашние, чистые, фермерские напитки. Сырое вино проходит минимум обработок. В него не добавляют промышленных дрожжей, его практически не фильтруют и не привносят ничего, кроме виноградного сока из ягод, собираемых вручную. Виноград для натурального вина, конечно же, должен быть органическим. Желательно исключать и добавление серы.

Движение сторонников натуральных вин росло и крепло в Англии. Никаких официальных, документальных подкреплений оно не имеет, и вопрос, что такое натуральное, или «настоящее», вино, остается спорным. Тем не менее энтузиасты и любители воскрешать что-нибудь традиционное (так сказать, соль земли) кооперируются, чтобы обсуждать локальные вина, полученные органическим способом с минимумом дополнительных операций, которые могут влиять на ферментацию. Поставщик и дистрибьютор вин LesCaves de Pyrene организует в Лондоне выставку The Real Wine Fair, а француженка Изабель Лежерон, прожившая в Великобритании 30 лет, в 2011 г. создала сообщество Raw Wine, которое устраивает ярмарки по всему миру[168].

Из-за того что виноделы, стремящиеся к натуральности ферментации, жертвуют стабильностью и практически не вмешиваются в развитие винной микрофлоры, характеристики натуральных вин могут сильно отличаться от обычных конвенциональных. Подобное вино может быть мутным или выглядеть чересчур окисленным. Из-за спонтанного брожения, в котором участвует множество диких микроорганизмов, в нем часто встречаются тона, которые раньше всегда считались нежелательными: запах сушеных или кислых яблок, лисий аромат (он же запах мускуса) или привкус жидкости для снятия лака. В натуральном вине допускается низкая концентрация этанола и очень высокая кислотность. Одним словом, это может быть совершенно не тот продукт, который мы привыкли обозначать словом «вино». Но это не значит, что все натуральные вина – другая лига и их нельзя сравнивать с классическими. Среди «натуралистов» есть винодельни, продукция которых может дать фору кому угодно. Здешние природные микробные консорциумы оказались настолько удачными, что человеку просто не требуется что-либо в них менять, нужно только уметь с ними обращаться.

Яркий представитель натуральной школы – игристый петнат родом из долины Луары. Он, как и классическое шампанское, бродит в бутылках, но на этом сходство заканчивается. Для получения шампанского при розливе в сухое вино добавляют немного тиражного ликера – в нем содержатся вино, сахар и свежие дрожжи, благодаря чему после закупорки оно снова начинает бродить. Затем бутылки устанавливают вниз пробкой под наклоном и время от времени поворачивают (риддлинг, или ремюаж), а когда брожение заканчивается, горлышко замораживают, бутылку открывают – и отработавшая культура дрожжей вылетает под давлением углекислого газа, который образуется во время ферментации (дегоржаж). Эту схему обращения с бутылками разработала знаменитая Николь Клико, дома такое повторить крайне сложно (рис. 26).

Рис. 26. Шампанизация в бутылке сопровождается периодическим ремюажем – когда лежащие бутылки аккуратно поворачивают, чтобы дрожжевой осадок скапливался на пробке. Когда вино готово, производят дегоржаж – удаление мертвых клеток дрожжей, затем бутылку доливают и закупоривают

Для петната всего этого не нужно. Здесь вино изначально не сбраживается досуха. Молодая бражка сама собой перестает бродить осенью на холоде, и в ней остается часть сахаров. Зимой вино разливают по бутылкам и укупоривают, а весной дрожжи оживают и начинают доедать остаточный виноградный сахар. В результате продукт чем-то напоминает сидр – слабоалкогольный напиток спонтанного брожения на основе яблочного сока. Петнат мутноватый, в нем чувствуется вкус дрожжей, но есть также бунтарский дух и натуральность – то, ради чего новые виноделы готовы бросать офисы и переезжать в сельскую местность, чтобы посвятить себя виноградарству и виноделию. И молодому потребителю кристальный блеск белого вина не так важен, как предшественникам. Петнат – прекрасное тому доказательство. Он появился как локальный бренд, но уже производится и за пределами Франции, в том числе в Крыму.

Появление все большего числа вин спонтанного брожения закономерно заставляет виноделов обращать внимание на свойства диких дрожжей и бактерий. Сегодня в винодельческом мире существуют два полюса. На одном – конвенциональные вина, ферментация в которых ведется под чутким контролем технологов с помощью промышленных штаммов, на другом – натуральные вина, полученные брожением с участием диких, часто непредсказуемых микроорганизмов.

У обоих подходов есть как положительные, так и отрицательные стороны. Массовое вино не может похвастаться такой вкусовой и ароматической вариабельностью, которая возможна, если дать вину бродить самому по себе. При этом натуральные, сырые вина могут содержать в себе множество других, побочных спиртов (конгенеров) и веществ, обладающих дополнительной токсичностью или негативными свойствами. Проще говоря, от натурального вина похмелье может быть сильнее, чем от обычного.

Пиво и как его делают

Пиво – еще один продукт спиртового брожения, который пьют по всему миру, причем очень давно. Известно, что на территории современного Ирака пиво варили еще 6000 лет назад[169]. Только вкус его тогда был совсем не таким, как сейчас.

Во времена, когда производство пива не регулировалось законодательно, в холодных регионах, где фрукты и овощи растут хуже, чем зерновые, его делали из разного вида зерна: в ход шли и рожь, и овес, и рис, и пшеница, и кукуруза. А в качестве вкусовых добавок выступали разнообразные травы. Сложную смесь специй и тонизирующих трав, которая включала в том числе полынь, в Европе называли грюйт. Его добавляли в пиво до того, как в XII в. европейские монахи, активно практиковавшие пивоварение, додумались заменить грюйт хмелем. Революция, которую они совершили, отчасти стала залогом европейского первенства в области варки пива. Пили его в Европе в Средние века очень много. Еще в XVII в. нормой считалось выпивать в год 300–400 л пива на человека. У современных людей запросы куда скромнее: чех сегодня выпивает за год около 140 л, немец – 91, американец – 72[170], а русский – всего 52 л[171].

Уход от грюйта к хмелю имел несколько преимуществ. Хмель придавал пиву дополнительные аромат и горечь и, в отличие от предыдущих добавок, был хорошим консервантом, хотя и не усиливал ощущение опьянения. Кроме того, на него не распространялась государственная монополия, регулировавшая цены на пиво. Благодаря тому, что хмель не облагался налогами, его было крайне выгодно вводить в рецепты. Окончательно отказались от грюйта в пользу хмеля, когда в 1516 г. в Германии вошел в силу закон о чистоте пива – «Райнхайтсгебот» (Reinheitsgebot). Он известен тем, что запрещал использовать для приготовления пива что-либо, кроме воды, ячменя и хмеля. Это правило с некоторыми оговорками действует и в современной Германии. Строгие ограничения, касающиеся допустимости ингредиентов, сегодня актуальны только для сортов, которые варят в стране для внутреннего употребления, а к трем основным пивным составляющим добавились промышленные дрожжи, о которых 500 лет назад просто не знали.

Поскольку «Райнхайтсгебот» – документ в первую очередь протекционистский и был направлен прежде всего на защиту драгоценных ржи и пшеницы от использования в пивоварении, чтобы избежать голода, особенно в летние месяцы, пока не собран осенний урожай, к нему до сих пор относятся весьма щепетильно. Настолько, что в 1990-х гг., вскоре после объединения ФРГ и ГДР, разразилась целая Бранденбургская пивная война – десятилетний судебный скандал, возникший из-за того, что власти Германии запретили пивоварне в Нойцелле (Восточная Германия) именовать пивом свой сорт «Черный аббат», куда традиционно добавляли сахар. Напиток долго не хотели признавать «особым сортом». После долгих разбирательств «Черный аббат» был восстановлен в правах, но ослабления закона так и не последовало[172].

Классический немецкий лагер, таким образом, до сих пор производится исключительно из ячменя, хмеля и воды, а соответствие пива «Райнхайтсгеботу» стало еще одним инструментом маркетинга. Однако исторически пиво можно было варить из самого разного зерна, и сорта с добавлением риса или кукурузы ничем не хуже, чем ячменные. Пивное разнообразие дает возможность экспериментировать с ароматами и вкусами и дарит людям новый опыт.

Сортов и способов варки современного пива существуют сотни. Культура крошечных, «домашних» пивных брендов очень сильна в Бельгии – еще одном пивном сердце Европы. Нигде нет столько разновидностей пива, как там, и внутренний рынок всячески поддерживает местных производителей, давая им возможность представлять свой товар у крупных сетевых ритейлеров. На полке бельгийского супермаркета запросто можно найти нишевое пиво с ароматом огурца или с добавлением кофе.

В России пивная традиция тяготеет к немецкой, поэтому остановимся подробнее на классической технологии, использующей ячменный солод и хмель.

Чтобы получить солод, ячмень для пива увлажняют, проращивают и сушат. Так активизируются солодовые ферменты амилазы, которые призваны расщепить содержащийся в зерне крахмал – полисахарид, состоящий из молекул глюкозы.

Когда зерно прорастает, ему нужны силы. Их будущее растение берет из крахмала, превращая его в сахара под действием ферментов (рис. 27). И эти ферменты активизируются при пробуждении ростка.

После проращивания солод могут сушить при 50–60 °C, тогда он получается светлым, а ферменты в нем очень активны. Они могут превращать в сахар не только собственный крахмал, но и крахмал из другого несоложеного зерна, например из кукурузы. Если же сушить солод при температуре выше 100 °C, ферменты в нем разрушаются. Всем, кто хотя бы раз делал яичницу, известно, что́ бывает с белками, если их нагреть: во время готовки видно, как полупрозрачный белок твердеет и становится белым. Примерно то же случается с ферментами. Они просто сворачиваются – меняют структуру, а для ферментов это означает конец функциональности. Их молекулы работают только благодаря тому, что скомпонованы специальным образом. Зато солод после высокотемпературной сушки приобретает дополнительные вкус и аромат. Так делают специальные виды солода: карамельный, шоколадный или жженый. Исключительно из него пиво не приготовить, его добавляют в небольшом количестве.

Рис. 27. Что происходит в зерновке при соложении ячменя

Когда солод готов, от него отделяют ростки, измельчают и смешивают с водой, постепенно поднимая температуру смеси, чтобы активные солодовые ферменты целиком выполнили свою функцию и в будущем пивном сусле образовалось достаточно сбраживаемых сахаров (мальтозы, мальтотриозы, глюкозы, сахарозы, фруктозы) и декстринов – кусочков крахмала, влияющих в дальнейшем на вкус напитка. По сути, этот процесс – тоже ферментация, но не микробная. В ней задействованы растительные ферменты зерновки.

Затем водную фракцию отделяют от твердых частиц солода фильтрованием и варят вместе с хмелем. Его нужно немного, но совсем без хмеля не обойтись. В России это недешевое удовольствие: почти весь хмель для пива в нашу страну привозят из-за границы – импортируется 95–98% объема, потребляемого размещенными у нас предприятиями. Собственные хмельники есть, но их площади очень маленькие, и нарастить производство не так просто: хмель – сложная для выращивания культура, а полноценный урожай начинает давать лишь на четвертый год после закладки плантации. При этом, что особенно обидно, по качеству российский хмель не уступает конкурентам, а в чем-то даже превосходит их. В холодном климате его гораздо реже обрабатывают пестицидами, чем, например, в Европе. Сегодня главный хмелеводческий регион в России – Чувашия. Там сосредоточены почти все проекты, нацеленные на рост отрасли и переход с зарубежного – немецкого, американского или китайского – хмеля на отечественный.

Охмеленное пивное сусло отправляют на брожение. Теперь дрожжи смогут сбродить образовавшиеся перед этим сахара в спирт. После чего сброженное пиво фильтруют, при необходимости газируют, пастеризуют и упаковывают (рис. 28). Вуаля – ваш освежающий напиток готов, можно открывать чипсы (или любую закуску, которую вы любите) и наслаждаться! А если сорт понравился – не забудьте записать название. Просто чтобы знать, какой вид ферментации вам больше по вкусу.

По типу брожения основную массу пива делят на две категории в зависимости от того, какие дрожжи использовал пивовар. Первая – пиво верхового брожения. К нему относятся, например, эли, стауты и портеры. Для всех этих сортов используют уже известные нам дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Они хорошо размножаются при относительно высокой температуре (17–20 °C) и образуют на поверхности сусла шапку.

Вторая категория – пиво низового брожения. Это лагер и пилзнер. Дрожжи для их получения нужны другие, Saccharomyces pastorianus. Они развиваются на дне бродильных чанов, и для работы им подходят куда более низкие температуры: 10–15 °C. Благодаря такой технологии лагеры дольше хранятся непастеризованными: риск заражения сусла нежелательной микрофлорой во время ферментации для них ниже, так как они бродят в холоде.

Рис. 28. Этапы производства ячменного пива

Отдельно стоит сказать о ламбике. Это вид бельгийского пива спонтанного брожения, в которое промышленные дрожжи не добавляют. Вместо этого полученное охмеленное сусло разливают в винные бочки, где оно около недели бродит само под воздействием разнообразных дрожжей и бактерий, живущих в бочках и тех помещениях, где ламбики хранят. После завершения активной ферментации пиво этого типа часто выдерживают, иногда по нескольку лет. Продают ламбики в бутылках, похожих на бутылки для игристого вина, а в процессе варки в ламбик могут добавлять фрукты или ягоды. Так, вишневый ламбик называется крик, а малиновый – фрамбуаз. Купаж из молодого и выдержанного ламбика, который в бутылках проходит стадию вторичного брожения так же, как петнат, получил имя «гёз», его еще называют бельгийским шампанским.

Дрожжи, которые используют пивоварни, до недавнего времени селекционировали исключительно традиционными методами. Но в конце концов CRISPR/Cas9 добрался и до этой приверженной традициям отрасли. Молодой калифорнийский стартап Berkeley Yeast путем генетического редактирования создал несколько штаммов, способных синтезировать ароматические вещества и специфические ферменты лиазы, необходимые для высвобождения ароматики из солода и хмеля[173]. С помощью этих дрожжей сотрудники компании хотели разнообразить вкусовой профиль напитков, обогатив их цитрусовыми и другими нотками за счет усиленного производства тиолов и монотерпеновых спиртов, таких как линалоол и гераниол (рис. 29).

Их дрожжи уже одобрены FDA и пользуются спросом у небольших пивоварен, склонных к экспериментам. При введении их в рецептуру получается прекрасный индийский пейл-эль – IPA. Заслужить любовь производителей эти дрожжи вполне могут и в России. В нашей стране, где собственного хмеля критически не хватает, дрожжи, дополнительно снабжающие пиво хмелевыми компонентами, придутся как нельзя кстати.

Рис. 29. Генетически измененные дрожжи компании Berkeley Yeast из США позволяют получать пиво с хмелевыми нотками без использования хмеля. Все благодаря тому, что в их геном были встроены гены, кодирующие ферменты, характерные для растений, например для мяты и базилика[174]

Есть в США и другие бизнес-инициативы, нацеленные на улучшение качества пива с помощью биоинженерных штаммов. Одна из них – разработка Omega Yeast. В этой компании создали собственные дрожжи Daybreak-V, вариант штамма, традиционно используемого для IPA на Западном побережье[175]. У новых дрожжей с помощью генетических ножниц был удален ген, отвечающий за мутность эля после его сухого охмеления (когда хмель вносят не до брожения, а на его завершающем этапе). Без него клеточная стенка дрожжей хуже взаимодействует с частицами вокруг, и пиво получается гораздо более прозрачным и ярким. Другие дрожжи этой компании после модификации производят фермент, предотвращающий образование в пиве диацетила – побочного продукта брожения, который, если прервать ферментацию слишком рано, может придавать напитку посторонние тона сливочного масла или попкорна. Использование таких штаммов позволяет сократить время изготовления пива без потери контроля над его вкусовыми качествами.

Канадский дрожжевой гигант Lallemand тоже имеет в своем портфеле генетически исправленный штамм, но для производства кислых сортов пива. Дрожжи под торговой маркой Sourvisiae (S. cerevisiae) изменены так, чтобы при брожении выделять не только спирт, но и молочную кислоту. Обычно же способностью к производству кислоты могут похвастать исключительно бактерии.

Приверженцы натуральности, однако, могут отдать свой голос и другому питомцу того же Lallemand: природному штамму дрожжей WildBrew Philly Sour (Lachancea thermotolerans) с той же суперспособностью. Его посчастливилось найти на кладбищенском кизиле студентам из Филадельфии. Дрожжи оказались настолько привлекательными для пивоварения, что Lallemand не растерялся и помог коммерциализировать их. Теперь компания продает дрожжи на любой вкус – и натуральные, и генетически измененные[176].

Прощай, похмелье: уступит ли традиционный алкоголь место синтетическому?

Производство спиртного – довольно консервативная отрасль. Да, в ней появляются новые веяния. Люди хотят новых вкусов, натуральных составов и понятных ингредиентов, а правительства добиваются лучшей устойчивости цепочек поставок и снижения выбросов парниковых газов. Пестициды отходят на второй план, а в продуктах становится меньше добавок. Но в основе получения алкоголя всегда лежит спиртовое брожение, так как ключевая составляющая всех спиртных напитков – этанол.

При всем том алкогольный рынок в будущем могут ждать по-настоящему кардинальные изменения. Например, алкоголь в сегодняшнем его понимании вообще может исчезнуть.

Все мы знаем, что этиловый спирт вреден. Он не только отравляет наш организм, но и способствует росту числа насильственных смертей, не говоря уже о несчастных случаях, которые происходят с людьми в состоянии алкогольного опьянения. Поэтому вполне закономерно, что ученые пытаются чем-то его заменить.

Идея создавать напитки, ассоциирующиеся у людей с праздниками или общественными мероприятиями, но без спирта в составе, не нова. А в последние годы, с растущим трендом на здоровое питание и относительно «трезвым» поколением Z[177], она обрела второе дыхание. В результате сегодня в магазинах можно найти алкоголь без алкоголя практически на любой вкус. Мало того, в этом сегменте постоянно появляются новые перспективные игроки, грозящие перевернуть рынок с ног на голову.

О безалкогольном пиве, вероятно, слышали все. Уже давно оно выступает первой альтернативой для тех, кто не хочет пить спиртное на вечеринках, но не готов отказываться от знакомого опыта его употребления. Однако немногие задумываются, как же его делают.

Правда в том, что приготовить безалкогольное или малоалкогольное пиво можно двумя разными путями:

1. Удалить спирт из обычного пива;

2. Приготовить пиво, в котором спирта очень мало – не больше 0,5% об.

Первая задача – деалкоголизация – может решаться по-разному. Например, пиво можно нагреть в специальной установке – ректификационной колонне. При нагреве летучие фракции, включая этанол, будут испаряться первыми, а по мере прохождения через колонну – охлаждаться и конденсироваться. К сожалению, часть ароматики после такой обработки безвозвратно теряется. Вредит пиву и нагрев, отрицательно сказываясь как на вкусе, так и на цвете. Частично проблему решает вакуумная дистилляция – в этом случае испарение ведется при относительно низких температурах, 30–50 °C. Некоторые виды оборудования позволяют также, управляя нагревом, улавливать ароматику отдельно от спирта и вносить ее в конечный продукт. Но бесследно все эти операции все равно не проходят.

Второй перспективный метод деалкоголизации использует мембрану, разделяющую компоненты пива по их молекулярной массе. Алкоголь, вода и часть ароматики проходят сквозь нее, а остальное задерживается. Такой процесс называется обратным осмосом, так как вода в ходе разделения движется в сторону менее концентрированного раствора – против осмоса (рис. 30). Затем алкогольную фракцию перегоняют, отделяя спирт, а воду и ту ароматику, которую удалось спасти, возвращают назад.

Производство малоалкогольного пива с нуля – совсем другая история. Здесь на первый план выступают контроль брожения и работа с дрожжами, которые за него ответственны. Но сперва для такого пива готовят специальное сусло – оно должно содержать меньше экстрактивных веществ для лучшего баланса вкуса и меньше сахаров. Последнее нужно, чтобы дрожжам было сложнее набродить много этанола.

Сбраживание сусла должно происходить так, чтобы в пиве не образовался лишний спирт. Добиться этого можно, принудительно остановив рост дрожжей резким охлаждением. Затем пиво фильтруют, удаляя из него дрожжевые клетки, и на этом секреты заканчиваются. Главный недостаток пива, получаемого таким методом, – излишняя сладость. Она возникает потому, что дрожжи не успели сбродить мальтозу. Ароматика этого типа пива тоже частенько недотягивает до желаемого результата. И все же способ крайне популярен. Им широко пользуются и в Европе, и в России.

Рис. 30. Деалкоголизация с помощью обратного осмоса

Более изощренный биологический метод для создания почти безалкогольного пива – использование не стандартных пивных дрожжей, а их собратьев с подходящими свойствами. Ученые ищут штаммы разных родов дрожжей, которые не сбраживают мальтозу, но при этом дают подходящую технологам ароматику. Перспективными в этом плане считаются дрожжи Saccharomycodes ludwigii, их уже давно используют на производстве. А вот другие, такие как Pichia kluyveri или Candida shehatae, упоминаются в патентах, однако распространения пока не получили. Датская компания Chr. Hansen представила свои штаммы P. kluyveri (NEER Poly и NEER Punch) только в 2023 г.

Пиво с дрожжами, отличными от сахаромицетов, закономерно обладает совершенно иными характеристиками, но с подходящим штаммом все же можно получить приятные вкус и аромат. При этом, чтобы Saccharomyces не производили этанол, приходится вмешиваться в их ДНК. Ученые из Berkeley Yeast в США получают таким способом неплохие экземпляры. Их жидкие дрожжи для безалкогольного пива составляют линейку NA Series. Наконец, контролировать накопление спирта проще, если закрепить дрожжи на каком-то носителе и вести брожение непрерывно. Такой метод тоже разработан, но используется редко: для брожения в этом случае нужно сложное оборудование[178].

С безалкогольным вином, в отличие от пива, у технологов куда меньше места для маневра. Все безалкогольные вина – это вина деалкоголизированные, и получить их помогают те же мембраны обратного осмоса[179] (рис. 30) или вакуумная дистилляция. Есть также дистилляция с помощью колонн с вращающимися конусами. Она очень похожа на вакуумную дистилляцию в ректификационной колонне, но колонна в этом случае имеет другое устройство. В ней находятся малые и большие конусообразные тарелки, при этом малые прикреплены к вращающемуся валу (рис. 31).

Рис. 31. Устройство колонны с вращающимися конусами для деалкоголизации вина

С ее помощью можно обрабатывать и пиво, но из-за дороговизны оборудования и сложностей с его обслуживанием для производства пивных напитков эту технологию не используют. Деалкоголизация в такой колонне проходит в два этапа. Сперва в условиях вакуума при 27–28 °C в колонну начинают наливать вино. Вращение вала помогает жидкости распределяться по тарелкам тонким слоем, постепенно стекая вниз. В это время летучие соединения, формирующие букет вина, испаряются и откачиваются насосом, а затем конденсируются, переходя в жидкое состояние. После этого колонну включают снова, но температуру повышают, чтобы на этот раз испарился этанол[180]. Затем в вино вносят пойманную перед этим ароматику.

По вкусу деалкоголизированное вино получается вполне приличным, хотя и не таким полным и насыщенным, как классическое. Оно все равно содержит немного спирта, если его купажируют с летучей фракцией (даже холодная перегонка не дает полного разделения летучих веществ, и часть этанола перегоняется вместе с другими спиртами и эфирами), но крепость не превышает 0,5% об. Часть ароматики из такого вина теряется, может измениться и цвет. Без спирта все остальные компоненты вина ощущаются не так ярко, и полностью воссоздать впечатления от бокала совиньона, заменив содержимое на безалкогольный аналог, к сожалению, не получится. Чуть лучше обстоит дело с шампанским. Благодаря пузырькам и тому, что его пьют охлажденным, такое вино больше похоже на настоящее.

Еще один тип напитков, призванных заменять людям спиртное, – безалкогольные спириты (spirits). Они имитируют крепкие напитки: ром, текилу, джин, виски или аперитивы. В их основе лежат разнообразные растительные ингредиенты (ягоды, фрукты, специи, травы), вода, сахар и кислоты, например уксус. Для большей насыщенности фрукты и ягоды для спиритов могут настаивать в спирте, который потом удаляют, или проводить дистилляцию ароматики из бесспиртовых растворов, чтобы дополнительно обогатить ею продукт.

Секрет спиритов в том, чтобы сделать их максимально терпкими и горьковатыми, как настоящий алкоголь. Используют их в основном для приготовления коктейлей в ресторанах, но есть и бренды, которые встречаются в магазинах. В Бельгии, например, это спириты NONA, а в России можно купить безалкогольный виски Drinksome.

Рядом со спиритами можно поставить и газированные чаи – sparkling tea. Они тоже представляют собой сложные бленды (смеси), только алкогольным прототипом для них служит не виски, а шампанское, в составе же доминируют настои зеленого и белого чаев. Чтобы получить sparkling tea, чайную базу смешивают с виноградным соком и другими добавками, затем газируют, после чего разливают по бутылкам, характерным для игристых вин.

Получается, что альтернативной выпивки у современного потребителя предостаточно. Но что, если не просто имитировать вкус алкоголя, а найти или создать молекулы, которые будут так же пьянить и успокаивать, только без вреда здоровью? Тогда алкоголь может уйти в прошлое, а на его место придут новые «безалкогольные» напитки для взрослых. С учетом их безопасности они наверняка будут крайне востребованны.

Что самое приятное, первые образцы уже можно купить и попробовать. Английская компания GABA Labs, где работает специалист в области нейропсихологии Дэвид Натт, недавно выпустила на рынок растительные концентраты под брендом GABA Spirits[181]. Эти напитки выглядят как и другие спириты, но влияют на нейротрансмиттер гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК, англ. GABA – gamma-aminobutyric acid), управляющую процессами нервного торможения, и дают человеку почувствовать расслабление и ощущение веселья, которые мы привыкли ждать от первого бокала шампанского или пива. Никакого похмелья и вреда для печени – сплошное удовольствие.

Дэвид Натт и его команда ищут замены алкогольным напиткам на протяжении многих лет. Они занимаются поиском натуральных ингредиентов с нужными свойствами и параллельно работают над синтезом новых молекул, хотя последние гораздо труднее зарегистрировать. Синтетическая молекула, действующая на центральную нервную систему, должна пройти множество проверок, прежде чем ее разрешат употреблять в пищу. Звучит здраво. Однако мысль Натта, что, будь такая молекула по токсичности сравнима с этанолом, ее никогда не разрешили бы, наводит на размышления.

Для Натта борьба с алкоголизмом в его стране стала делом жизни. Он был главой Совета по вопросам наркополитики правительства Великобритании и на протяжении долгого времени оказывал сопротивление алкогольному лобби. О своей работе, о том, как алкоголь воздействует на людей и почему его следует причислять к наркотикам, Натт рассказывает в книге «Пить или не пить: Новая наука об алкоголе и вашем здоровье».

Но вернемся к более безобидным продуктам брожения. Помимо спиртных напитков, горячащих кровь и дурманящих разум, биотехнология подарила нам и другие – не менее востребованные и, так же как алкоголь, имеющие большое культурное значение. В Китае, Южной и Юго-Восточной Азии это ферментированный чай и чайный гриб, в экваториальном поясе – кофе, в России – квас, в Африке – бушера и магеу. Все это ферментированные продукты с богатым составом. Одни дают бодрость, другие насыщают, а третьи за счет благотворного влияния на кишечный микробиом имеют и еще более ценную способность – помогают людям переваривать пищу.