פרופסור עמוס הדס

שמרים בכלל ושמרים תעשייתיים בפרט

 (על פי מקורות שונים.)

"תשעים אחוזים מעשיית היין איננה בידי היינן כלל ועיקר. כל שהוא עושה הוא מניעת קלקול היין, הענקת אופי ליין ובקבוקו"  - פרופ' בולטון.

הפיכת הסוכר בתירוש הענבים לכוהל אתילי על ידי תסיסה כוהלית והפיכת הנוזל כולו ליין ראשוני הוא לב ליבו של תהליך מופלא, שבמהלכו הופכים מיץ ענבים ושיירי הענבים לא רק לנוזל אלכוהולי אלא לבסיס משקה מופלא הנערץ על כל חובביו ומוקיריו ונחשב למשקה האלים (במידה ואיכותו מזכה אותו בתואר הזה) בתרבויות של חברות אנושיות רבות.

התהליך מוכר לאדם לפחות תשעת אלפים שנה ולאו דווקא לגבי ענבים בלבד אלא לגבי פירות מכילי סוכר בכלל. הרומאים יצרו את המושג תסיסה (Fermentation) מהשורש בישול או רתיחה (Fervere). אנטוני ואן לוונהוק, ממציא המיקרוסקופ, ראה בנוזל תוסס של בירה יצורים אובליים ועגולים; תיאורו היה התיאור הראשון של שמרים. הוא יחס אותם ליצורים בתסיסת הבירה. לבואזייה הצרפתי כתב ב 1785 כי השמרים קשורים לתופעת התסיסה. חברו שניצל מהמהפכה הצרפתית, גי לוסק, כתב ב 1810 כי הקשר הוא סוכר ההופך לדו תחמוצת הפחמן וכוהל, אך לא קשר לנוסחה את השמרים. את הקשר של השמרים לנוסחת גי לוסק ונוסחתו תארו הגרמני שוואם והצרפתי הברון קוניארד דה ל'טור ב 1835. פסטר חקר את השמרים החל מ 1857 וטען כי הם מעוררי הפעילות הקשורה בתסיסה כאשר סוכר הוא חומר המוצא והכוהל והגז תוצרי הסיום. הגרמני קוהן קבע שהתסיסה נעשית בתוך השמרים ב 1878. התסיסה בתוך השמרים הביאה להטבעת המושג אנזים (Enzime, שפירושו פנים En, השמר Zime). בוכנר הראה ב 1897 שגם לאחר שריסוק השמרים וקשירת הרסק בחרסינה מתקיים פירוק סוכרים לכוהל, כלומר התסיסה מתבצעת על ידי התססים, האנזימים, שבתוך השמר. את התהליך שהוא נשימה אל-חמצנית, תיארו מאירהוף ואמבדן. כל השלושה היו גרמנים שזכו בפרס נובל למדע בשל חידושיהם.

תסיסה מהי? על פי ההגדרה המדעית תסיסה היא: - צורה של פעילות חומרים (פעילות מטבולית) לשחרור אנרגיה, בה הן חומר המוצא (סוכר במקרה שלנו), שהוא תורם אלקטרונים ראשוני, והן התוצר הסופי (כוהל אתילי) שהוא מקבל האלקטרונים האחרון, הם חומרים אורגניים. תהליך התסיסה שונה מתהליך הנשימה בכך שאף שהוא ממלא את אותה פונקציה כנשימה התסיסה אינה זקוקה לחמצן כמו הנשימה. התסיסה היא תהליך המשחרר עד % 8 מכלל האנרגיה האצורה בסוכר המותסס בעוד נשימה מפיקה פי כמה יותר אנרגיה זמינה מאותו סוכר (בצורת אדנוזין תלת זרחתי או ATP).

את התסיסה מבצעים שמרים או חיידקים מסוגים ומינים שונים. הפעיל מכולם הוא שמר הבירה או Saccharomyce cervisiae,  השמר בעל הערך התעשייתי הרב ביותר, והשני לו הוא שמר יין ממין אחר Leuconostoc oenus. שני שמרים אלה בולטים לא ביכולתם להביא לתסיסה בהעדר חמצן אלא בעמידותם הרבה לכוהל. המין הראשון הוא בעל יכולת התרבות מהירה מזו של המין השני ולכן באם ימצאו יחד בתהליך המין הראשון (שמר הבירה) ישתלט על התהליך ויהפוך לאוכלוסיית השמרים העיקרית.

התנהגות שמרים בכלל (תעשייתיים כמו גם שמרי בר)

במהלך פעילות השמרים הופך הסוכר לכוהל בהמצאות חמצן ובהעדרו המוחלט. יעילות הפיכת הסוכר לכוהל פוחתת ככל שזמינות החמצן לשמר הפעיל עולה. שמרים אחרים הפועלים באותה צורה יעילותם בתהליך נמוכה יותר והם נוטים לייצר כמוצרי ביניים או מוצרים סופיים חומרים נוספים כמו חומצת חלב, חומצה סוקצינית, אלדהידים ועוד. פעילות השמרים תלויה ביותר גם בהמצאות חומרי הזנה כמו ויטמינים ותרכובות חנקן זמינות החיוניים לבנית האוכלוסיה ושימור יכולות פעילותה.

בתנאי חומציות גבוהה בתירוש, מופרעת פעילות חיידקים הנמצאים בתירוש וכך עשויים השמרים לפעול באין מפריע. הדבר דומה לפעילות חיידקי חלב בחלב. בעת תסיסת סוכר החלב לחומצת חלב גדלה חומציות החלב ופעילות חיידקים אחרים מעוכבת או אף נמנעת. בתירוש, באם החומציות נמוכה, עשויים חיידקים לפעול במקביל לשמרים, לפגוע בשמרים או בתוצרי הביניים ולפגום בתסיסה וביין הנוצר. לכן לחומציות גבוהה משקל רב בבקרת התסיסה, ושוב יש לנהוג במידה ובשיקול דעת. אין להעלות את החומציות לרמה גבוהה כיון שהשמרים אכן ימשיכו לפעול, אך איכות היין העתידי תיפגם .

שלבי התסיסה

מרגע חשיפת השמרים לתירוש או לתמיסות סוכר ועד לסיום התסיסה ניתן להבחין בארבעה שלבים של פעילות: שלב ה"שהייה" או השהיית פעילות והתאמה לסביבה (Adaptation, Lag period), שלב "ההתרבות" וגידול האוכלוסייה (Log period. Exponential growth period) שלב ה"התייצבות" או השלב המתמיד (Stationary state or period) ולבסוף שלב ה"דעיכה" או השקיעה (Declining or decaying period, state).

שלב ה"שהייה" - הוא השלב בו השמרים שנחשפו לתמיסת הסוכר או התירוש עוברים תהליך התאמה לתנאי הסביבה שלהם. ביניהם שלב התעוררות ממצב של אי פעילות לשלב פעילות, עלית נשימה, הכוונת הפעילות האנזימטית לטיפול בכיוון תסיסה או נשימה ועוד. עם גמר שלב השהייה, מתחילים השמרים להנץ ולהתרבות ובכך מתחיל השלב הבא. משך שלב זה יתארך ככל שריכוז הסוכר התחילי גבוה יותר והטמפרטורה נמוכה או גבוהה. התחום המיטבי של הטמפרטורה הוא בין 20 ל 30 מעלות ותלוי בשמרים ריכוז הביסולפיט והחמיצות ככל שריכוזיהם יהיו גבוהים יותר כן יתמשך שלב זה.

שלב ההתרבות - עם תחילת ההתרבות עולה וגדלה האוכלוסייה כבטור הנדסי (גיאומטרי) וקצב ההתרבות מזכיר תלות מעריכית ומכאן המינוח לוגריתמי או אקספוננציאלי. עם גידול האוכלוסייה הפעילה גדלה התחרות על החמצן המתמעט ונעלם על יסודות ההזנה והויטמינים ועל הסוכר המתמעט בשל התסיסה. קצב הגידול עלול להפגע באם יש מחסור בתרכובות חנקן זמינות, ריבוי חומצות שומן וחומצות קרבוקסיליות באורך בינוני. קצב הגידול מותנה גם בטמפרטורה ופוחת ככל שהיא נמוכה או גבוהה יותר מהתחום המיטבי. לפיכך עם עלית הכוהל וירידת כמויות החמצן, החנקן והויטמינים הזמינים פוחתת התרבות השמרים ומתייצבת סביב לערך די קבוע.

שלב המתמיד – בשלב זה גודל האוכלוסייה הפעילה שהיגיעה לשיא היקפה מתייצב סביב ערך קבוע למדי והשמרים פעילים ביותר. משך שלב זה תלוי ברגישות השמרים לריכוזי הכוהל העולים וביכולתם להתחרות על הסוכרים המתמעטים ועשוי להמשך מספר שעות עד ימים, מותנה בטמפרטורה, עד כמה היא נמוכה או גבוהה מהמיטבית. כאשר חלק מהשמרים אינו יכול יותר לפעול בתנאים המשתנים מתחיל השלב הבא.

שלב הדעיכה – שלב זה מתחיל כאשר סף הרגישות של חלק גדול מאוכלוסיית השמרים לכוהל מושג וגודל האוכלוסייה בכלל וחלקה הפעיל קטנים ככל שעולה ריכוז הכוהל. מצב זה קורה לא אחת כאשר כ- % 50-40 מכלל הסוכרים עדין לא הפכו לכוהל. משך שלב זה עשוי להמשך מספר ימים כאשר קצב התסיסה פוחת באופן רציף. לעיתים משך הזמן של שלב הדעיכה מהווה כדי % 60-80 מכלל משך התסיסה. ככל שתנאי החיזור בתירוש יהיו חמורים יותר כן יתמשך שלב הדעיכה.

יכולת השליטה המוחלטת בתסיסה על ידי היינן מוגבלת מכמה סיבות. בתעשיות תסיסה בהן מוכנס חומר מוצא מסוים ברמת ניקיון אנליטי ידוע ושמרים ידועים, ניתן לשלוט בתהליך במידה גבוהה מאד של בקרה. אולם התירוש כחומר מוצא אינו אחיד, עליו מצויים שמרי בר שרובם אינם מוכרים היטב לתכונותיהם. תוספת ביסולפיט לדיכוי או הדברת פעילותם אינו מושלמת ולכן הדבקת התירוש בשמרים ידועים עדין אינה מבטיחה שליטה בתהליך ובהרכב אוכלוסיית השמרים. בינות לבנים, בשל התסיסה בטמפרטורה נמוכה והעדר קליפות נושאות שמרי בר השליטה בתסיסה טובה עד טובה מאד. לא כך במקרה של יינות אדומים בהם מושרים זגי הענבים עם שמרי הבר בתירוש במשך ימים וטמפרטורת התסיסה אינה נמוכה ובדרך כלל נשמרת סביב הטמפרטורה המיטבית לפעילות שמרים.

השפעות התסיסה על ההרכב הסופי של מוצריה.

בסיום מוצלח של תסיסה נותרת כמות סוכר שלא הפכה לכוהל. באם ריכוז הסוכרים התחילי לא היה גבוה מדי (סביב 22-26 בריקס) תיוותר כמות סביב 2 גרם סוכר לליטר. אולם בריכוזי סוכר גבוהים יותר הכמות שתיוותר תהייה גבוהה יותר. בפועל נותרים סוכרים נוספים כמו רמנוז, ארבינוז, קסילוז בריכוזים זעירים. חל שינוי מה בחמיצות היורדת מעט בשל ניצול קל של החומצה המאלית על ידי השמרים בתסיסה. משתחררים ניחוחות יין וטעמים בשל פירוק חלקי של תרכובותיהם עם סוכרים. הביסולפיט המוסף כמדכא שמרי בר פוגם בניחוחות ובטעמי היין ככל שריכוזו עולה. ביינות לבנים, בשל העדר הזגים בעת התסיסה כל המצוי ביין בתום התסיסה הוא ממה שהיה מצוי בתירוש. ביינות אדומים מתמצים טנינים, חומצות ושעוות מהזגים והגרעינים שבתירוש התוסס בגלל הכוהל. צבע היין עשוי לרדת עם הזמן במיוחד בעת שקיעת השמרים והטנינים בעת התסיסה ולאחריה.

שמרים תעשייתיים והשימוש בהם.

יצרני השמרים התעשייתיים לא יצרו יש מאין, אלא הם בודדו זני שמרי בר, אפיינו את תכונותיהם ומאז הם מרבים את הזנים הללו ומציעים אותם לייננים. הזנים הללו "תפורים" למטרה מיוחדת, והיצרנים מבטיחים את ביצועי השמרים. זני השמרים המיוצרים בתעשייה נבחנים ומשווקים על בסיס אופייניהם: יכולות התרבות, יציבות הזן, סיפי טמפרטורת פעולה, דרישות תזונתיות, קצב תסיסה, "יבולי" כוהל, מיצוי טנינים, טעמים, ניחוחות, צבע, התאמה לסגנון יינות או זנים מיוחדים, רמות ייצור גליקול, חומצות נדיפות, עמידות לבי-סולפיט, ריכוזי כוהל עולים, ריכוז סוכר תחילי גבוה. השמרים נמכרים בשתי צורות האחת שמרים יבשים שיובשו בהקפאה ושמרים יבשים פעילים שיובשו באיטיות ונותרה בהן מעט לחלוחית.

   האם יזכה היינן, המשתמש בזן שמרים מסוים, לקבל את התוצאות ביין כמובטח בעלון היצרן? לעיתים כן, אולם בסבירות גבוהה יותר, לא בדיוק. זאת מאחר ותירוש אינו חומר תחילי מוגדר אלא תערובת של חומרים שונים. תרבית שמרים מסוימת עשויה לחשוף במנות תירוש המופקות מאותו זן ענבים ובאותה דרגת הבשלה, טעמים וניחוחות מעט שונים בכל תירוש.

   כיום מקובל לדכא את השמרים והחיידקים שעל זגי הענבים המובאים ליקב על ידי תוספת בי-סולפיט. לאחר הדריכה מוזרקת מנה של תרבית השמרים הרצויה ובכך מתחילה התסיסה. בחירת השמר המיוחד מקורה באמונת היינן כי בבחירתו הוא מכוון את אופיו של היין על פי התכונות שיצרן השמרים מאפיין בהם את השמר. אופיינים אלה מצביעים על חומרי המשנה הנוצרים בעת התסיסה בתרבית שמר נתונה. ביניהם כוהלים גבוהים, אסטרים, אלדהידים, חומצות, חומרים נדיפים, טעמים, ריחות, מיצוי צבע, טנינים ועוד. שיקולים שונים מנחים את היינן ביקב בבחירתו את תרבית השמרים אותה יזריק לתירוש. בעבודה בנפחים גדולים יעדיף היינן לעבוד בשמרים ידועים מהירי תסיסה כך, שתוך זמן קצר תסתיים התסיסה המסוימת והמיכלים יאפשרו לאחר ריקונם מהלך תסיסה נוסף. היינות שיתקבלו יהיו יינות פשוטים מעוטי יומרה לאיכות מהממת והשווים לכל נפש. השמרים הנבחרים לצורך זה אמורים שלא להוסיף חומרי משנה או תוצרי משנה ליין במהלך התסיסה ועם תום התסיסה לשקוע ולהמעיט את הצורך בסינון ולהרבות בנוחיות התקנת המיכל לסבב תסיסה חדש. אולם תסיסה מהירה פירושה גם תנאי חימזור (חימצון-חיזור) חריפים ביותר או אף עלית טמפרטורה מהירה שבאם מערכות הקירור לא תעמודנה בפרץ התסיסה עלולה להגיע לידי "דום תסיסה" (כאשר חומו של התירוש משיג את מגבלות השמרים והם מתים). חידוש תסיסה בתנאים אלה קשה ביותר כיון שהשמרים המתחילים מחדש חייבים לעמוד בריכוזי כוהל תחילי גבוהים ולעיתים גם ריבוי סוכר שעדין לא תסס. לפיכך, משך השהייה יארך, קצב התפתחות התסיסה תהייה איטית והיין יהיה נתון לסיכון קלקולו בשל חיידקים ותוצרי משנה כמו טעמים נלווים שאינם בדרך כלל נעימים כלל ועיקר.

בעת עבודה בנפחים קטנים או במנות תירוש שנראה כמבטיח איכויות יין גבוהות יעשה היינן כמיטב יכולתו להרבות ניחוחות, טעמים מרוכבים ועידון ליין. בפני היינן עומדות מספר אפשרויות הראשונה הכחדה או דיכויה של אוכלוסיית השמרים הטבעית והזרקה של תרבית שמרים מסוימת; אפשרות שנייה היא לאפשר לשמרי הבר לנהל את התסיסה והשלישית לנהוג כמו בראשונה אך להזריק תערובת שמרים נבחרים; אפשרות אחרונה היא התחלת התסיסה בשמרי הבר ולאחר מספר ימים להזריק את התרבית הרצויה לו. במרבית היקבים הפעילים כיום באירופה ובעולם החדש מרבים לנהוג בשיטה הראשונה או השלישית. הנטייה הרבה אחרי שמרי תעשיה נובעת מהיות הייננים המודרניים מוצרי מכללות ומוסדות מדע ומכאן נטייתם לצרוך ולהשתמש במוצרים מוגדרים מדעית.

בארץ מיוצגות חברות אחדות המיצרות שמרים ליין. מכל אחד מהנציגים של החברות הללו ניתן לקבל את המפרטים המיחדים זן שמרים אחד ממשנהו. כדי לתת מושג ודוגמאות לשמרים נביא כמה מהם:

אסמנסהאוזן – זן גרמני המיועד ליינות אדומים. מיצוי צבע יעיל ותורם לניחוחות ולטעמים גווני תבלינים. הזן פותח לפינו נואר, וזינפנדל אך מנוצל בהצלחה גם לקברנה סוביניון.

אפרנאי – זן צרפתי ממחוז שמפיין המיועד ליינות לבנים בעיקר למבעבעים. תסיסתו איטית והוא עמיד לטמפרטורות נמוכות.

פסטר אדום – תערובת זני שמרים שבודדה בבורדו שבצרפת ומקובלת שם. עמיד לריכוז גבוה של ביסולפיט ולחום תסיסה גבוה לפיכך הסיכויים לדום תסיסה נמוכים מבזני שמרים אחרים המיועדים לאותה מטרה.

פסטר לבן – מכלול זני שמרים המכוון ליינות לבנים. תסיסתו איטית, עמיד לטמפרטורות נמוכות, מותיר ניחוחות וטעמי שמרים.

פרייז דה מייוזה – שמרים המיועדים ליינות לבנים, אך משמשים לעיתים גם ליינות אדומים. מתאים לתסיסה במיכלים קטנים וחביות; השמרים הללו מתאימים לריזלינג, סמיון, פינו בלנק וגווירצטרמינר.

קיאנטי – מכלול איטלקי שבודד בטוסקנה. המכלול מיוחד ליינות וזנים איטלקיים כמו הסן ג'יובזה, הנביולו, הדולצה, והברברה.

מאמר נוסף בנושא: שמרי בר, השימוש בהם כנגד השימוש בשמרים תעשייתים.
בקרוב באתר זה