Neleri Bilmeliyim?
Tam olarak olgunlaşmış şaraplık üzümler; fermantasyon için gereken optimum şeker/asit oranına, yüksek şıra verimine ve şarabın kolayca berraklaştırılmasına olanak sağlayan düşük protein ve pektin miktarlarına doğal olarak sahiptir.
Şarap fermantasyonunu gerçekleştiren asıl maya olan Saccharomyces cerevisiae, sanılanın aksine sağlam ve taze üzüm tanelerinin üzerinde çok nadir bulunur.
Üzümün kabuğu; içindeki şekerli posayı (mezokarp) koruyan selüloz, pektin ve "kütin" adı verilen lipit yapılı kalın bir mumsu tabakadan (kütiküla) oluşur.
Doğal fermantasyonun başlayabilmesi için, üzüm kabuğunda yaşayan Aureobasidium pullulans gibi yerleşik mantarların "kütinaz" enzimleri salgılayarak bu koruyucu tabakayı hücresel düzeyde parçalaması ve mayaların içerideki şekere ulaşmasına yol açması gerekir.
Neden Önemli?
Üzümün diğer meyvelere kıyasla neden bu kadar kolay fermente olduğunu anlamak, binlerce yıllık gıda işleme tarihimizin temelini oluşturur. Elma, erik veya böğürtlen gibi diğer meyvelerden şarap (veya fermente içecek) yapılırken, ürünün asiditesini seyreltmek için su veya alkol oranını dengelemek için dışarıdan şeker şurubu eklenmesi (ameliorasyon) gerekir. Oysa üzüm, hücresel yapısı ve kimyasal içeriğiyle bu biyokimyasal dönüşüme biyolojik olarak hazırdır. Üzümün fiziksel bariyeri, çevresel mantarlar ve mayalar arasındaki bu mikroskobik ilişkiyi bilmek, endüstriyel ve doğal gıda fermantasyonunun arkasındaki kontrol mekanizmalarını kavramamıza yardımcı olur.
Bilim Ne Diyor?
Bilimsel analizler, şaraplık üzümlerin karbon (glikoz ve fruktoz) ve azot (amonyum, amino asitler) açısından fermantasyonu destekleyecek tam bir besin profiline sahip olduğunu göstermektedir. Glikoliz adı verilen hücresel süreçte S. cerevisiae, üzümdeki bu altı karbonlu şekerleri (heksozları) pirüvata, ardından da etanol ve karbondioksite dönüştürür. Ancak genetik dizilimler, S. cerevisiae mayasının bitki hücre duvarlarını veya mumsu kütiküla tabakasını parçalayacak enzimlere sahip olmadığını kanıtlamıştır. Bilim insanları, üzüm kabuğundaki mikrobiyotayı incelediklerinde, üzümün üzerinde yaşayan Aureobasidium pullulans mantarının kütinaz benzeri esteraz enzimleri üreterek kabuktaki lipit polyesteri (kütin) hidrolize ettiğini (parçaladığını) bulmuşlardır. Bu parçalanma, şarap mayasının üzümün içindeki fermente edilebilir şekerlere ulaşmasını sağlayan bir geçit yaratır.
Nasıl Etki Ediyorlar?
Bağda veya üretim aşamasında hücresel düzeyde üçlü bir biyolojik etkileşim yaşanır. Bir yanda şeker deposu olan üzüm, diğer yanda kabuktaki koruyucu bariyerleri (kütiküla ve hücre duvarı) parçalayarak kendi besini (ω-hidroksi yağ asitleri) için kullanan yerleşik mantarlar bulunur. Bu mantarların açtığı mikroskobik gedikler sayesinde, normalde üzüm kabuğunda yaşamını sürdüremeyen S. cerevisiae mayası açığa çıkan glikoz ve fruktozla beslenmeye başlar. Maya, şekeri hücre içine alıp pirüvata dönüştürür; ardından pirüvat dekarboksilaz enzimiyle asetaldehite ve son olarak alkol dehidrogenaz enzimiyle etanole indirger. Böylece mantarların başlattığı yıkım, mayanın enerji üretimiyle (alkolik fermantasyon) sonuçlanır.
Neden Bu Durumdayız?
Üzümün fermantasyona bu kadar elverişli olması hem evrimsel biyolojinin hem de insanlığın tarımsal seçiliminin bir sonucudur. İnsanlar binlerce yıl boyunca üzümleri, fermantasyon verimini en üst düzeye çıkaracak olan belirli bir şeker/asit dengesi için seçerek melezlemişlerdir. Örneğin tropikal meyvelerde malik asit çok düşükken, bazı soğuk iklim meyvelerinde asidite mayanın çalışmasını engelleyecek kadar yüksektir. Şaraplık üzümler ise mayaların hızla çoğalması için gereken amino asit ve amonyum havuzuna (özellikle fermantasyonu hızlandıran arginin ve glutamat gibi azot kaynaklarına) doğal olarak sahip olacak şekilde tarımsal bir standarda oturtulmuştur.
Doğru Bilinen Yanlışlar
Mit: Üzümlerin kabuğu doğal olarak şarap mayası (Saccharomyces cerevisiae) ile kaplıdır ve bu yüzden ezildiklerinde hemen şaraba dönüşürler.
Gerçek: Gelişmiş DNA dizileme teknolojileri, taze ve sağlam üzüm tanelerinde S. cerevisiae mayasının bulunmadığını veya çok nadir olduğunu ortaya koymuştur. Bu maya aslında göçebe (nomadic) bir türdür ve fermantasyonu başlatabilmesi için üzüm kabuğunda yaşayan diğer mantarların kabuğu parçalayarak şekeri açığa çıkarmasına fiziksel olarak muhtaçtır.Mit: Tüm meyveler kimyasal olarak üzümle aynıdır ve doğrudan ezilip fermente edilerek kaliteli şaraplara dönüşebilir.
Gerçek: Üzüm dışındaki birçok meyve (mango, ahududu, erik vb.) yüksek asidite, düşük şeker veya yüksek pektin seviyelerine sahiptir. Bu meyvelerden fermente bir içecek yapabilmek için suya, şeker şuruplarına veya şarabın bulanık kalmasını (haze) önleyecek ticari pektinaz enzimlerine ihtiyaç duyulur. Üzüm ise bu kimyasal bileşenlere zaten uygun oranlarda sahip olduğu için ek müdahalelere daha az ihtiyaç duyar.
Bunu Neden Paylaşıyoruz?
"Gıda Bilgi" olarak misyonumuz, gıdalarımızın ardındaki biyokimyasal gerçekleri şeffaf bir dille açıklamaktır. Üzümün kolayca fermente olması; meyvenin binlerce yıllık seçilimle ulaştığı şeker/azot kimyası ile üzüm kabuğu, yerleşik mantarlar ve fermentatif mayalar arasında kurulan bir hücresel işbirliğinin sonucudur. Tükettiğimiz gıdaların doğal dönüşüm süreçlerinin, aslında ne kadar karmaşık bir enzimatik ve hücresel rekabete dayandığını anlamak, modern gıda bilimine ve üretim yöntemlerine bilinçli bir perspektiften bakmamızı sağlar.