طعم كيمياء النبيذ

وبينما يحتوي كل نبيذ على حوالي سبعة وتسعين بالمائة من النبيذ والإيثانول، تحتوي كل زجاجة أيضًا على آلاف، إن لم يكن عشرات الآلاف، من الجزيئات المختلفة، والتي تشمل كل شيء بدءًا من الأحماض والسكريات إلى المركبات الفينولية بالإضافة إلى تركيزات منخفضة من المركبات العطرية.

[ترجمة د.نحماني موشيه]

يوضح جافين ساكس، الكيميائي بجامعة كورنيل في نيويورك والمتخصص في النبيذ: "النبيذ هو مثال نادر لمنتج استهلاكي شائع لا يتم التسامح مع التغييرات فيه فحسب، بل إنه مطلوب أيضًا". يتوفر حاليًا أكثر من أربعمائة ألف نوع من النبيذ للبيع في الولايات المتحدة، ويتوقع المستهلكون أن يتمتع كل نوع برائحته ومظهره وطعمه المميز. على الرغم من أنهم لا يفكرون في الأمر، إلا أن المستهلكين يتوقعون في الواقع أن تكون الكيمياء، أي محتوى المكونات، في كل زجاجة متميزة ومتميزة أيضًا. والمثير للدهشة أن النبيذ عبارة عن خليط كيميائي معقد. صحيح أن كل نبيذ يحتوي على حوالي سبعة وتسعين بالمائة من النبيذ والإيثانول، لكن كل زجاجة تحتوي أيضًا على آلاف، إن لم يكن عشرات الآلاف، من الجزيئات المختلفة، والتي تشمل كل شيء من الأحماض والسكريات إلى المركبات الفينولية، بالإضافة إلى تركيزات منخفضة. من المركبات الموجودة في المول [الرائحة، مكون الرائحة الطبيعية لصنف العنب في تيروش] . يتمثل دور كيميائي النبيذ، مثل ساكس، في تحديد أي من هذه المركبات، أو حتى أي عائلات منها، تهيمن على كل نوع من أنواع النبيذ، ثم تقديم المشورة لصانعي النبيذ بشأن الطرق التي من شأنها زيادة تركيزاتها أو تقليلها، كما هو مطلوب وفقًا لـ ماركات النبيذ. قد تشمل هذه التشاور إدخال تغييرات فيما يتعلق بإدارة الكروم، وطريقة وموقع حصاد العنب، وعملية إنتاج النبيذ وحتى طريقة تخزين النبيذ.

يعد تحديد جزيئات الطعم والرائحة المهمة داخل النبيذ مهمة صعبة. وينبع التحدي جزئيا من العدد الكبير من الجزيئات المختلفة في النبيذ، ولكن أيضا من حقيقة أن هذه المركبات المتطايرة توجد فيه بمستويات منخفضة للغاية، حتى إلى أجزاء في التريليون (ppt). بمجرد تحديده، يمكن أن يكون تحديد أصل الجزيء أمرًا صعبًا بنفس القدر. ومن النادر أن تنشأ جزيئات النكهة في النبيذ من العنب نفسه، بل على العكس من ذلك، يتم إنشاؤها أثناء مرحلة التخمير والتخزين. يقول الباحث: "يبدو الأمر كما لو أن شخصًا ما جاء إلى متجر للمواد الكيميائية، وأفرغ جميع الزجاجات ثم سأل الحاضرين عن التفاعلات التي تحدث الآن". "هذه ليست ردودًا يصعب فك شفرتها، ولكن هناك ببساطة العديد والعديد من الاحتمالات." "النبيذ خليط مختلف تمامًا عن أي خليط كيميائي عضوي." يصف الباحث إنتاج النبيذ على أنه تصنيع وعاء واحد يحدث في ظل ظروف حمضية خفيفة في درجة حرارة الغرفة وبوجود عامل اختزال ضعيف. "إذا نظرنا إلى الكتب المدرسية، في ظل هذه الظروف لا ينبغي أن تحدث أي ردود فعل مثيرة للاهتمام بشكل خاص، ولكن في النبيذ تحدث هذه التفاعلات لفترات طويلة من الزمن"، يوضح الباحث. وبالإضافة إلى ذلك، فإن هذه التفاعلات لا تتوقف عندما تتوقف عملية التأين نفسها - حتى بعد تعبئة النبيذ، تستمر الجزيئات الموجودة بداخله في التغير. ولهذا السبب يوصف النبيذ غالبًا بأنه كائن حي يتنفس.

أسرار ساوفيجنون

على الرغم من هذه التحديات، هناك عدد متزايد من الأمثلة على جزيئات النكهة التي تم تحديدها والتي استخدمها صانعو النبيذ لاحقًا لتحسين منتجهم النهائي. يعد الجمع بين مادتي الثيول المتشابهتين 3-مركابتوهيكسانول بالإضافة إلى أسيتات 3-مركابتوهكسيل، التي تعطي نبيذ ساوفيجنون بلانك من نيوزيلندا الرائحة المميزة لفاكهة نبات "الساعة المأكولة"، أحد الأمثلة على ذلك. وتتكون هذه الجزيئات من سلاسل من ست ذرات كربون، في نهايتها مجموعة كحول أو أسيتات، بالإضافة إلى ذرة كبريت. يوضح أحد الكيميائيين: "تقريبًا أي جزيء يحمل مجموعة الثيول ويكون أيضًا متطايرًا سيكون لديه القدرة على الشم في ضوء حقيقة أن مستقبلاتنا الشمية تتعرف بشكل فعال على مجموعات الثيول (SH)." تم العثور على هذه الجزيئات في ساوفيجنون بلانك من نيوزيلندا، عادة بتركيزات أعلى من تركيزات نفس الصنف المنتج في مكان آخر، وعندما حاول العلماء العثور على إجابة لذلك، وجدوا إجابة معقدة بشكل خاص. ويوضح الباحث أن السبب يكمن في المصادفات السعيدة التي نشأت في البيئة الفريدة لنيوزيلندا في مجال زراعة وتصنيع عنب ساوفيجنون بلانك. أولاً، المادة الأولية للجزيئات، حمض اللينولينيك، أكثر شيوعًا في عنب ساوفيجنون بلانك في نيوزيلندا مقارنة بالمناطق ذات المناخ الأكثر دفئًا. يوضح كبير الباحثين: "في ظل ظروف المناخ البارد، تميل أغشية الخلايا إلى احتواء كمية أكبر من الدهون غير المشبعة، وذلك من أجل الحفاظ على سلامة الطبقة الدهنية". ثانيًا، نقص الأيدي العاملة في نيوزيلندا يعني أن العنب يتم حصاده عادةً بواسطة الآلة. يتم قطف العنب من الكروم بمقبض فأس بلاستيكي ثم يتم نقله إلى حزام ناقل متحرك. "هذه العملية عدوانية للغاية وبالتالي تتسبب في انقسام العنب. بمجرد تعرض الثمرة للهواء الطلق، تتأكسد المادة الدهنية الأولية بسرعة (خلال دقيقة تقريبًا) وتتحول إلى ألدهيد غير مشبع يحتوي على ست ذرات كربون. في الخطوة التالية، تتفاعل الرابطة المزدوجة بين الكربون والكربون في هذا الجزيء مع مجموعة الكبريت، مما يؤدي إلى إدخال ذرة الكبريت في الموضع 3 في الجزيء. لا يزال الباحثون يحققون بالضبط في ماهية مجموعة الكبريت هذه، لكنهم متأكدون تمامًا من أنها إما مجموعة الجلوتاثيون، وهو أحد مضادات الأكسدة التي توجد عادة في العنب، أو مادة الكبريتيت، وهي مادة حافظة يتم رشها عادة على العنب الناضج مع آلة مباشرة بعد قطفها لمنع أكسدتها. بعد ذلك، يتم نقل العنب إلى مصنع النبيذ حيث يخضع للعملية المعتادة لصنع النبيذ الأبيض - السحق والنقع والتخمير باستخدام الخميرة. ويوضح الباحث أن الخميرة تحول الألدهيد إلى كحول ومجموعة الكبريت إلى ثيول. "تقوم الخميرة أيضًا بتحويل بعض الكحول المنتج إلى إستر الأسيتات، بحيث تحتوي التركيبة النهائية على مركبات 3-ميركابتوهيكسانول و3-ميركابتوهكسيل أسيتات، والتي تعطي النبيذ طعمه المميز."

إن الكشف عن العلم وراء النبيذ الخاص بهم قد سمح لصانعي النبيذ النيوزيلنديين بالسيطرة الصارمة على طعم ساوفيجنون بلانك الذي ينتجونه. لقد تغيرت أيضًا طريقة تخزين النبيذ النهائي. يوضح الباحث أنه خلال مرحلة الشيخوخة، تميل مجموعة الأسيتات إلى الخضوع للتحلل المائي، مما يؤدي إلى تعطيل التوازن المثالي بين جزيئات النكهة الموجودة في النبيذ وقت التعبئة. "بمجرد أن أدرك منتجو النبيذ النيوزيلنديون ذلك، بدأوا في تخزين نبيذهم في ظروف شديدة البرودة حتى وقت بيعه، وبالتالي تمكنوا من إبطاء عملية التحلل المائي عن طريق خفض درجة الحرارة."

تكسير لغز الفلفل

هناك نكهة مميزة أخرى في النبيذ، والتي كانت محور الكثير من الأبحاث، وهي الفلفل الأسود المطحون المميز لمجموعة شيراز التي تنمو في المناطق ذات المناخ البارد. يوضح أحد الباحثين في مجال النبيذ من أستراليا: "حتى وقت قريب، لم نكن نعرف المادة الكيميائية المسؤولة عن نكهة الفلفل الأسود في عنب شيراز المزروع في المناخات الباردة". في عام 2008، باستخدام معدات تحليلية متقدمة لكروماتوغرافيا الغاز إلى جانب قياس الطيف الكتلي، تمكن الباحثون من تحديد المادة الكيميائية المسؤولة عن السيسكيتيربين (تربين يتكون من ثلاث وحدات إيزوبرين) المستدير. ويوضح الباحث: "وجدنا أن المادة الكيميائية كان معروفا في الماضي أنها موجودة في عشب يسمى "جوما الدرنات"، ولكن لم يتم تحديدها كعامل منكه في ذلك الوقت". وأظهرت دراسات إضافية أن المادة شائعة أيضًا في الفلفل الأسود وكذلك في العديد من الأعشاب والتوابل الأخرى. المادة نفسها، على الرغم من أن هذا ليس شائعًا بالنسبة لمركب النكهة في النبيذ، إلا أنها موجودة أيضًا في العنب نفسه. وكشفت دراسات أخرى أن تركيزات المادة تزداد مع نضج العنب. بعد هذه النتائج، يمكن لمنتجي النبيذ التحكم في مستويات نكهة الفلفل التي يرغبون في الحصول عليها في النبيذ الخاص بهم، وبالتالي تحديد تاريخ بدء حصاد العنب. وبدأ العلماء أيضًا في فحص كيفية اختلاف مستويات المادة بين مزارع الكروم المختلفة. يوضح الباحث: "من المعروف أن كروم العنب المختلفة ليست بالضرورة موحدة في طبيعتها". ويشير الباحث إلى أنه "حتى لو كانت تبدو متشابهة بصريًا، وتحتوي على نفس الشتلات، وتم زراعتها بنفس الطريقة، فقد تنمو مناطق مختلفة نبيذًا بلون أغمق أو بنكهات مختلفة قليلاً". ويعمل الباحثون بالتعاون مع عدد من صانعي النبيذ من أجل تعليمهم كيفية تحسين عملية إنتاج النبيذ، من خلال رسم خريطة لتركيز مادة المستدير في عنب شيراز في كروم العنب. ووجد الباحثون أن التغير في تركيز المادة في كرم معين له علاقة قوية بمستويات الإضاءة، فكلما زاد عدد العنب في المناطق المظللة، زاد تركيز المادة. قد يحتوي نبيذ شيراز وساوفيجنون بلانك من العنب المزروع في المناخات الباردة على واحد أو اثنين فقط من مركبات الرائحة السائدة، لكن هذا نادر جدًا. ويوضح الباحث أنه عادة ما يكون مزيجًا من عدة مركبات يعطي أنواع النبيذ المختلفة رائحتها الفريدة. يقوم فريق البحث حاليا بالتحقيق في مصدر رائحة المشمش والخوخ في النبيذ الأبيض، بما في ذلك شاردونيه. التجارب السابقة التي أجريت باستخدام معدات الفصل اللوني للغاز مع رائحة الإنسان لم تسفر عن العثور على مركب رائحة واحد مسؤول عن رائحة الفواكه المميزة - بدلا من ذلك، يعتقد الباحثون أنه خليط من عدة روائح. وفي عام 2018، أفاد الباحثون أنهم تمكنوا من تحديد أن خليط من التربينات الأحادية والكيتونات هو المسؤول عن الرائحة. هناك طريقة أخرى للعثور على خليط المركبات المسؤولة عن الرائحة وهي إزالة جزيء معين من خليط النبيذ الاصطناعي والتحقق من كيفية تغير رائحته. "لقد أصبح فهم العلاقات المتبادلة بين مكونات الرائحة هذه وطريقة تأثيرها على بعضها البعض داخل الخليط مجالًا مهمًا للبحث في قطاع النبيذ، وأكثر من ذلك في مجال العلوم الحسية."

المركبات المسؤولة عن الروائح المختلفة للنبيذ ليست في الغالب تلك الموجودة أصلاً في العنب المحصود، ولكنها تتشكل أثناء مرحلتي التخمير والتخزين [بإذن من Lindsay Springer، Sacks Lab، جامعة كورنيل]