Pendekatan Baru Fermentasi Wine

Proses fermentasi wine /anggur telah dilakukan selama ribuan tahun tanpa intervensi manusia selain dari panen anggur, proses mekanis untuk mendapatkan jus, dan mengandalkan perkembangan proses yang tepat untuk menghasilkan anggur dengan kualitas yang dapat diterima. 

Teknologi telah berkembang pesat selama abad terakhir, baik dalam hal pengetahuan tentang proses metabolik yang dikembangkan oleh ragi maupun dalam teknologi pabrik anggur.

Adanya konsumen yang semakin menuntut, yang ingin menemukan anggur baru, telah mendorong adopsi teknologi baru dan penyempurnaannya di pabrik wine. Dalam monograf ini, kita akan melihat beberapa inovasi terbaru yang dapat kita bawa ke dunia anggur dari berbagai aspek produksinya. 

Konsumen semakin menuntut wine dengan kualitas yang terbukti, baik dari segi atribut organoleptik seperti aroma, rasa, dan sensasi di mulut, maupun komposisi kimia. 

Penggunaan teknik seperti kromatografi gas--spektrometri massa (GC--MS) dan kromatografi cair--spektrometri massa (LC--MS) telah meningkatkan studi profil metabolik anggur. Data yang dihasilkan oleh platform analitis ini kompleks, memerlukan penggunaan metodologi statistik yang mampu memproses dan menganalisis informasi yang dihasilkan.

  Saccharomyces Cerevisiae Bukan Satu-Satunya Mikroorganisme dalam Fermentasi Anggur

Di masa lalu, ragi Saccharomyces spp. hampir menjadi satu-satunya pilihan yang digunakan dalam pembuatan anggur modern karena kemampuannya yang tak tertandingi untuk memetabolisme semua gula dalam jus anggur menjadi etanol. Oleh karena itu, hingga beberapa tahun yang lalu, semua ragi kering komersial adalah Saccharomyces spp. 

Selama beberapa tahun, non-Saccharomyces diabaikan di tingkat industri, dan beberapa di antaranya bahkan dianggap sebagai mikroorganisme pembusuk. Non-Saccharomyces hanya berperan signifikan dalam produksi terbatas yang melakukan fermentasi spontan mengikuti praktik organik. 

Namun, selama dekade terakhir, beberapa peneliti telah membuktikan bahwa banyak non-Saccharomyces dapat meningkatkan kualitas anggur dan menyelesaikan beberapa tantangan enologi modern.

 Beberapa faktor yang dapat ditingkatkan adalah keasaman, kompleksitas aroma, kandungan gliserol, pengurangan etanol, manoprotein, antosianin, dan konsentrasi polisakarida.

Mereka juga dapat mengurangi konsentrasi senyawa yang tidak diinginkan yang mempengaruhi keamanan makanan, seperti okratoksin A, etil karbamat, dan amina biogenik. Berkat kemajuan ilmiah ini, para produsen utama baru saja mulai memasarkan ragi kering non-Saccharomyces, seperti Torulaspora delbrueckii, Schizosaccharomyces pombe, Metschnikowia pulcherrima, Lachancea thermotolerans, dan Pichia kluyveri. 

Spesies non-Saccharomyces lain dengan kemampuan enologi khusus seperti Candida zemplinina, Kloeckera apiculata, Hanseniaspora vineae, Hanseniaspora uvarum, C. stellata, Kazachstania aerobia, atau Schizosaccharomyces japonicus bisa mengikuti kemajuan serupa. Tujuan bab ini adalah untuk menunjukkan kemampuan utama dan keuntungan dari non-Saccharomyces dalam pembuatan anggur modern.

Dalam pembuatan anggur tradisional modern, Saccharomyces cerevisiae dianggap sebagai spesies utama yang digunakan dalam produksi anggur berkualitas. Keberadaan ragi Saccharomyces yang tidak dipilih atau ragi oportunistik non-Saccharomyces selama fermentasi biasanya terkait dengan rasa yang tidak diinginkan seperti tingginya kadar asam asetat, fenol etil, dan kadar alkohol lebih tinggi. 

Di sisi lain, saat ini, para ilmuwan dan pembuat anggur mulai percaya pada efek positif beberapa non-Saccharomyces dalam pembuatan anggur, terutama dalam hal kompleksitas aroma.

Masalah utama dalam penggunaan non-Saccharomyces dalam enologi adalah ketidakmampuannya untuk menyelesaikan fermentasi alkohol dengan baik. Oleh karena itu, sering kali diperlukan penggunaan kombinasi strain Saccharomyces cerevisiae selama fermentasi alkohol untuk memastikan akhir fermentasi yang tepat tanpa sisa gula di tingkat industri. 

Produksi metabolit yang luar biasa oleh non-Saccharomyces dalam jumlah lebih tinggi dibandingkan S. cerevisiae, seperti gliserol, asam piruvat, dan manoprotein, telah menarik minat khusus dalam beberapa tahun terakhir. 

Kinerja aktivitas enzimatik yang lebih baik oleh non-Saccharomyces, seperti jenis glikosidase atau -lyase, merupakan isu yang relatif baru dalam enologi modern. Penggunaan non-Saccharomyces juga tampaknya menjadi satu-satunya cara mikrobiologis untuk menghasilkan anggur dengan kadar alkohol lebih rendah di daerah hangat.

Beberapa penelitian telah menganalisis penggunaan dan pengaruh berbagai spesies non-Saccharomyces terhadap kualitas anggur. Beberapa spesies ragi ini adalah Kloeckera apiculata, Hanseniaspora uvarum, Hanseniaspora vineae, Torulospora delbrueckii, Metschnikowia pulcherrima, Starmerella bacillaris, Zygosaccharomyces bailii, Pichia guilliermondii, Schizosaccharomyces pombe, Lachancea thermotolerans, dan Hansenula anomala.

Peluang untuk memodifikasi rasa dan keanggunan minuman fermentasi melalui berbagai metodologi fermentasi semakin meningkatkan kesadaran untuk meneliti berbagai campuran non-Saccharomyces dan Saccharomyces. 

Mengenai hal ini, sebagian besar percobaan ilmiah melakukan fermentasi dengan strain non-Saccharomyces secara mandiri, dengan fermentasi campuran (sinkron) dan inokulasi berurutan, membandingkannya dengan fermentasi alkohol yang dilakukan oleh S. cerevisiae sendiri. Sebagian besar studi menganggap inokulasi berurutan sebagai pilihan terbaik dalam pembuatan anggur.

Di antara genus ragi non-Saccharomyces, Schizosaccharomyces secara tradisional digunakan untuk mengurangi keasaman pada anggur yang memiliki kadar asam malat tinggi. Fakta ini terkait dengan kemampuannya yang unik untuk mengubah asam L-malat menjadi etanol. Namun, penggunaan baru dari spesies Schizosaccharomyces ini terkait dengan berbagai kemampuan yang belum banyak dipelajari hingga beberapa tahun terakhir telah dikembangkan untuk meningkatkan kualitas anggur dan keamanan makanan.

Saat ini, upaya difokuskan pada memperoleh strain baru dengan aktivitas enzimatik yang memberikan perbaikan dalam aroma anggur. Produsen aktivitas glikolisis dan enzim lainnya sangat diterima oleh industri anggur.

 Modifikasi Genetik Ragi dan Anggur

Kemajuan besar dalam produksi anggur berfokus pada potensi luar biasa yang ditawarkan oleh bioteknologi, terutama dalam modifikasi genetik baik pada tanaman anggur maupun mikroorganisme yang terlibat dalam produksi anggur, terutama ragi, tetapi juga bakteri asam laktat. 

Kemungkinan teknologi ini melampaui pasar, karena saat ini ada kemajuan yang memungkinkan fermentasi alkohol dan malolaktik berlangsung secara simultan. Inokulasi bakteri asam laktat bersama dengan kultur starter ragi merupakan sistem yang menjanjikan untuk meningkatkan kualitas dan keamanan anggur. 

Namun, ada banyak batasan hukum, seperti di Eropa, serta keraguan dari beberapa konsumen yang memilih untuk tidak mengonsumsi produk yang diproduksi secara keseluruhan atau sebagian menggunakan manipulasi genetik. Di AS dan Australia, ini bukanlah masalah, begitu juga dengan pemasaran anggur-anggur tersebut di wilayah lain di dunia.

Mikro-Oksigenasi

Kemajuan lain dalam proses pembuatan anggur adalah oksigenasi. Ada dua tahap dalam proses pembuatan anggur di mana oksigenasi sangat penting---fermentasi dan pematangan. Oksigenasi terkait intrinsik dengan senyawa fenolik, yang secara langsung mempengaruhi kualitas anggur. 

Di antara polifenol, antosianin dan tanin berkontribusi pada karakteristik organoleptik anggur, meningkatkan baik warna maupun astringensi. Karena fenol yang diekstraksi dari anggur berubah secara bertahap akibat reaksi biokimia, hal ini mendorong penurunan astringensi dan stabilisasi warna. 

Penambahan sedikit oksigen diusulkan untuk meningkatkan kualitas anggur. Proses ini, yang disebut mikro-oksigenasi, mempercepat transformasi fenol. Tujuan akhirnya adalah untuk menghasilkan produk dengan warna yang lebih kuat dan astringensi yang lebih rendah.

Produksi Anggur Rendah Alkohol

Konsumsi anggur secara moderat bermanfaat bagi kesehatan, tetapi saat dikonsumsi secara berlebihan, etanol bersifat sitotoksik dan menyebabkan masalah kesehatan. Mendapatkan anggur dengan kandungan alkohol yang lebih rendah, mengurangi risiko terkait konsumsinya, tetapi tetap memungkinkan konsumen mempertahankan gaya hidup mereka, adalah salah satu kemajuan yang paling diinginkan dalam enologi. 

Ada metode vitikultur, baik sebelum maupun setelah fermentasi, yang bertujuan untuk memproduksi anggur dengan kadar alkohol rendah. Terdapat berbagai teknik dalam vitikultur dan pembuatan anggur yang memiliki tujuan akhir untuk mengurangi kadar alkohol dalam anggur akhir. 

Vitikultur bertujuan mengurangi luas permukaan daun, sehingga mengurangi akumulasi gula dalam buah anggur. Selama proses vinifikasi, mungkin untuk mencampur must anggur dengan konsentrasi gula tinggi dengan must lain yang rendah gula. 

Enzim juga dapat ditambahkan, seperti glukosa oksidase yang diperoleh dari jamur Aspergillus niger, yang mengkatalisis konversi glukosa menjadi asam glukonat dan hidrogen peroksida, serta mengurangi konsentrasi etanol dalam anggur yang dihasilkan sebesar 0,7% v/v. 

Di tingkat teknologi, desain fermenter juga digunakan untuk mengontrol aerasi dan suhu fermentasi. Di tingkat mikrobiologis, kami memilih untuk menggunakan strain ragi yang menghasilkan konsentrasi etanol lebih rendah. Setelah fermentasi selesai, tindakan dapat diambil untuk secara fisik menghilangkan alkohol dari anggur. 

Opsi teknik untuk secara tepat mengurangi kandungan gula jus dan konsentrasi alkohol dalam anggur termasuk sistem berbasis membran (seperti osmosis balik), distilasi vakum, dan distilasi kerucut berputar.

Jenis Fermentasi Lain dalam Pembuatan Anggur

 Fermentasi Malolaktik

Pengembangan fermentasi malolaktik, yang merupakan biokonversi asam L-malat menjadi asam L-laktat, adalah proses yang sulit dan memakan waktu, dan tidak selalu berlangsung dengan baik di bawah kondisi alami anggur. 

Alih-alih menggunakan ragi, bakteri memainkan peran kunci dalam fermentasi malolaktik, yang memiliki keuntungan mengurangi sebagian keasaman dan membuat anggur yang dihasilkan terasa lebih lembut. 

Tergantung pada gaya anggur yang ingin diproduksi oleh pembuat anggur, fermentasi malolaktik dapat berlangsung bersamaan dengan fermentasi ragi. Selain itu, beberapa strain ragi dapat dikembangkan untuk mengubah L-malate menjadi L-laktat selama fermentasi alkohol.

 Fermentasi wine dalam  Botol

Ketika kita berbicara tentang fermentasi dalam anggur, biasanya kita merujuk pada fermentasi alkohol yang dilakukan oleh ragi dalam wadah besar yang terbuat dari berbagai bahan, tetapi istilah umum ini mencakup proses lain yang juga menerima sebutan yang sama. 

Salah satunya adalah fermentasi di dalam botol. Ini adalah proses khas yang terkait dengan produksi anggur bersoda, dimulai di wilayah Champagne dan meluas ke daerah lain di dunia. 

Setelah fermentasi pertama yang dilakukan oleh ragi, anggur dibotolkan dan menjalani fermentasi kedua di mana gula dan ragi tambahan, yang dikenal sebagai liqueur de tirage, ditambahkan ke dalam anggur. Fermentasi kedua ini menghasilkan gelembung karbon dioksida khas yang mengidentifikasi anggur bersoda.

Makarasi Karbonik

Proses ini ditandai dengan induksi fermentasi di dalam buah anggur, tanpa penambahan ragi eksternal. Produksi anggur Beaujolais, yang terdiri dari menyimpan berkas anggur utuh dalam wadah tertutup di mana oksigen digantikan oleh karbon dioksida, adalah contoh dari proses ini. 

Dalam proses ini, enzim di dalam anggur memecah materi seluler untuk membentuk etanol dan sifat kimia lainnya. 

Anggur yang dibuat dengan makarasi karbonik menunjukkan kualitas aromatik yang lebih tinggi karena kandungan ester dan asetat yang lebih banyak, serta intensitas warna yang lebih besar akibat kandungan fenolik yang lebih tinggi dan tingkat ionisasi serta polimerisasi yang lebih tinggi. 

Selain itu, aktivitas antioksidan, kandungan turunan kumaroyl dari antosianin, serta vitisin A dan B diamati jauh lebih tinggi dalam anggur yang dibuat dengan makarasi karbonik.

Wadah

Pematangan anggur memerlukan penggunaan barel yang sesuai untuk setiap jenis anggur. Secara tradisional, kriteria pemilihan jenis kayu, lokasi penebangan pohon, atau bahkan jenis butir dianggap penting untuk menentukan aroma akhir. 

Keputusan ini semakin berbasis sains, dan sekarang data ilmiah menjadi kekuatan pendorong. Vicard, sebuah koperasi Prancis, menganalisis tanin menggunakan spektrometri inframerah dekat untuk meningkatkan konsistensi dan mengurangi jumlah barel yang perlu dikeluarkan oleh pembuat anggur. 

Teknologi baru juga telah diperkenalkan. Sudah ada proposal di pasar untuk menciptakan wadah menggunakan printer 3D yang bersaing untuk menggantikan wadah tanah liat (Qvevri.XYZ). 

Di tengah jalan, ada barel hibrida dengan kepala kayu ek dan badan stainless steel untuk memberikan kombinasi rasa dan oksigenasi yang tepat guna meningkatkan kualitas yang diperoleh dengan menggunakan barel tradisional.

 Mengubah Limbah Anggur Menjadi Bahan Bakar

Inovasi di dunia anggur atau  melangkah lebih jauh, dan tren saat ini bersifat ramah lingkungan. Pabrik anggur mencoba memanfaatkan limbah dari anggur yang diperas untuk menciptakan bahan bakar alternatif. 

Seperti halnya produksi biofuel dari limbah pertanian lainnya, penciptaan biofuel dari residu anggur didasarkan pada penggunaan mikroorganisme untuk memecah gula menjadi air dan hidrogen. Hidrogen kemudian diubah menjadi energi. 

Eroglu et al. memperkenalkan proses produksi hidrogen dua tahap yang baru dari Limbah Pengolahan Minyak Zaitun (OMW) yang mencakup pra-perawatan melalui fermentasi gelap diikuti oleh proses fotofermentasi untuk memproduksi biohidrogen.

 Fermentasi gelap anaerobik pertama kali diterapkan dengan menggunakan kultur lumpur aktif untuk mengurai senyawa fenolik, setelah itu Rhodobacter sphaeroides digunakan secara anaerob untuk memproduksi biohidrogen. Pendekatan ini dan yang serupa baru-baru ini telah ditinjau. Moga bermanfaat****