Обзор: микробы виноградников помогают формировать региональный характер вин

В обзоре, опубликованном 20 июля в журнале Applied and Environmental Microbiology, говорится, что микроорганизмы, обитающие на виноградниках и винодельнях, по-видимому, играют важную роль в формировании терруара — совокупности местных факторов, придающих винам их характерные черты. Авторы утверждают, что связанные с конкретным местом бактерии, грибы и дрожжи могут влиять на брожение, а также на аромат, вкус и другие органолептические свойства наряду с более известными факторами, такими как почва, климат, рельеф, сорт винограда и деятельность человека.

В обзоре, подготовленном Леной Флёрль, Рейдом Григгсом и Николасом А. Бокулейчем, рассматриваются исследования того, что ученые называют «микробным терруаром». Согласно этой концепции, региональные микробные сообщества как до, так и после сбора урожая влияют на различия между винами из разных мест. Авторы отмечают, что за последнее десятилетие эта область исследований быстро развивалась и теперь охватывает все основные винодельческие регионы, хотя важные вопросы причинно-следственных связей, межгодовой изменчивости и точной роли отдельных штаммов остаются открытыми.

Авторы относят переломный момент к 2014 году, когда исследования с применением секвенирования ДНК показали, что микроорганизмы на ягодах винограда различаются в зависимости от региона, сорта и климата. Позднее ученые установили связь между разнообразием региональных дрожжей и микробиотой ягод до начала брожения, с одной стороны, и различиями в химическом составе вин — с другой. С тех пор, как говорится в обзоре, многочисленные исследования подтвердили, что такие микробные закономерности важны не только для виноделия, но и для производства других традиционных ферментированных продуктов, например сыра и сыровяленой ветчины.

Авторы подчеркивают, что микробный терруар не заменяет традиционное понимание терруара, а представляет собой еще один элемент более сложной системы. На виноградниках микроорганизмы распространяются с помощью ветра, насекомых, животных и в результате деятельности человека. Их выживание зависит от местных условий, которые определяют, какие микроорганизмы смогут сохраниться и размножаться. Поэтому даже расположенные рядом участки могут иметь разные микробные сообщества, а вина из одного и того же места — меняться от урожая к урожаю.

Согласно обзору, почва — крупный резервуар микроорганизмов на виноградниках. Каждый сезон она помогает заселять ими недолговечные части растений, такие как листья, цветки и ягоды. Важным источником микробов, по-видимому, служит и кора. Микроорганизмы на кожице ягод имеют значение, поскольку могут попадать в виноградное сусло и способствовать запуску брожения при перемещении урожая с виноградника на винодельню. В обзоре отмечается, что сообщества в почве и на коре, как правило, остаются более стабильными с течением времени, тогда как микробиота ягод и листьев меняется сильнее из-за воздействия погоды, насекомых и других переменных условий.

В статье также приводятся веские доказательства того, что различия в условиях окружающей среды конкретного участка — главный фактор, определяющий состав микробиомов виноградников. На доминирование тех или иных микроорганизмов, по-видимому, влияют химический состав почвы, pH, уклон, высота над уровнем моря, температура и доступность воды. В некоторых случаях, отмечают авторы, небольшие различия в пределах одного виноградника могут приводить к большей вариативности микробных сообществ, чем расстояние между двумя виноградниками. По их словам, это одна из причин, по которым исследователям не следует считать, что микробный терруар четко совпадает с проведенными человеком границами регионов.

Межгодовую изменчивость, которую критики часто называют проблемой для этой теории, авторы обзора рассматривают не как опровержение, а как часть самого явления. Качество вина и без того меняется в зависимости от года урожая из-за погодных условий. По словам авторов, микробные сообщества, по-видимому, реагируют на те же ежегодные изменения. Исследования показывают, что микробиомы ягод могут различаться от урожая к урожаю, хотя в одних регионах изменения выражены слабее, чем в других. В обзоре говорится, что поэтому необходимо проводить длительные и повторные наблюдения, особенно на фоне продолжающихся изменений климатических условий.

Еще один фактор — сама виноградная лоза. На ягодах, листьях и корнях разных сортов могут формироваться разные микробные сообщества. Прививка усложняет картину, поскольку одна лоза может сочетать два генотипа — подвоя и привоя, — которые по-разному влияют на формирование микробиоты. Согласно обзору, влияние генетики растения не является постоянным и зависит от местных условий и стадии развития лозы. Например, по мере созревания ягод меняется их химический состав, снижается кислотность и растет содержание сахаров, а микробное сообщество становится менее разнообразным и обогащается микроорганизмами, участвующими в брожении.

На микробное разнообразие, по-видимому, влияют и решения, принимаемые при работе на винограднике, хотя, как отмечается в обзоре, их эффект часто трудно отделить от воздействия местных условий. Обработка почвы, покровные культуры, удобрения, фунгициды, орошение и даже направление рядов лозы могут менять состояние почвы, влажность, освещенность или температуру, а вместе с ними — и микробные сообщества. Некоторые исследования выявляют прямое влияние на почвенные микроорганизмы, тогда как связь с микробами на ягодах прослеживается менее последовательно. Авторы также отмечают, что на микробиом ягод могут влиять близлежащая пыль, дорожное движение и другие незначительные факторы.

Что касается качества вина, наиболее убедительные данные, согласно обзору, указывают на важную роль грибов и дрожжей в формировании регионального характера. Алкогольное брожение в основном обеспечивают дрожжи, а географические закономерности у грибных сообществ зачастую выражены отчетливее, чем у бактериальных. Исследования спонтанного брожения показали, что разнообразие грибов теснее, чем разнообразие бактерий, связано с различиями в аромате и химическом составе вина. В обзоре также подчеркивается роль дрожжей, не относящихся к роду Saccharomyces: эти многочисленные виды могут присутствовать на ранних этапах брожения и придавать вину дополнительную ароматическую сложность, даже если к концу процесса они не становятся доминирующими.

В статье говорится, что Saccharomyces cerevisiae по-прежнему берет верх в большинстве винных брожений, однако состав исходного микробного сообщества имеет значение. Даже малочисленные микроорганизмы могут выделять соединения или ферменты, влияющие на аромат. Особое значение имеют различия между штаммами, отмечают авторы: штаммы одного вида могут по-разному вести себя в процессе брожения и формировать разные органолептические свойства. Одна из проблем для исследователей заключается в том, что во многих работах по-прежнему применяются методы секвенирования, позволяющие определять микроорганизмы лишь на высоком таксономическом уровне, из-за чего трудно отличить один штамм от другого.

Авторы обзора также расширяют понятие терруара за пределы виноградника. Поверхности и оборудование на винодельне, а также условия внутри помещений могут служить резервуарами микроорганизмов, которые сохраняются от одной партии или одного года к следующему. Согласно цитируемым в статье исследованиям, микробы, постоянно присутствующие на винодельне, не стирают характерные для участка особенности винограда с разных виноградников, но влияют на брожение. Такие приемы, как внесение коммерческих дрожжей, использование диоксида серы, контроль температуры брожения, холодная мацерация и санитарная обработка, могут как подавлять, так и усиливать проявление местных микробных сообществ.

Авторы указывают на практическое применение этих исследований, в том числе для более эффективного контроля порчи вина, улучшения заквасок для брожения и внедрения более устойчивых методов ведения виноградников. Они также отмечают необходимость более строгих исследовательских протоколов: в частности, повторного отбора проб с течением времени, более пристального внимания к планировке виноградников и возрасту растений, а также применения новых методов секвенирования, позволяющих гораздо точнее определять микроорганизмы и их функции. В статье говорится, что к числу наиболее сложных вопросов теперь относятся отслеживание перемещения микроорганизмов между почвой, лозой, плодами и винодельней, а также оценка вклада каждого этапа в свойства вина, попадающего в бутылку.