[Myths Breaker] 와인에서의 환원(Reduction)이란?

 

 
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이 글은 'wineanorak.com'에 수록된 Jamie Goode의 기고문을 기반으로 재구성한 포스팅입니다.

 

[와인에서의 환원, 환원적 양조, 화학적 환원반응에 대하여]

- 환원적 풍미가 있는 산화적 와인이라는 역설 -

 

와인에서의 환원(Reduction)의 의미

결론부터 말하면 와인에서의 환원(Reduction)은 결함이다. 한 상업 와인을 대상으로 한 대규모 블라인드 테이스팅 설문에서는 전체 결함 와인 중 환원으로 인한 결함이 약 30%를 차지한다고 보고하기도 했다 [1]. 그렇다면, 와인에서의 환원의 정체는 무엇일까?
 
와인에서의 환원의 핵심에는 황(Sulfur)이 존재한다. 포도즙과 와인에 포함된 황은 토양에서 흡수한 무기물, 포도에 존재하는 황이 포함된 아미노산(Cysteine, Methionine, Glutathione), 양조와 병입 과정 중 첨가된 이산화황, 수확 전 살포된 제균제 또는 살충제에서 왔다고 볼 수 있다 [2]. 황은 S (-II)부터 S (+VI)까지 다양한 전자상태를 띌 수 있다. 따라서, 와인이 만들어지고 보관되는 과정에서 다양한 산화, 환원 및 산화 환원이 동시에 일어나는 불균등화 반응(Disproportionation reaction)에 참여할 수 있다 [3]. 여기서 이야기하는 '환원'은 화학적 환원으로 와인에서의 환원과는 다르다. 이는 뒤에서 다시 다루겠다.
 
이러한 황은 와인의 발효과정 중 다양한 경로의 복잡한 화학적 변화를 거치게 되며, 이 중 주된 경로는 효모의 대사에 의한 과정이다. 그 결과, 휘발성 황 화합물 (Volatile Sulfur Compounds, VSCs)로 와인에 남게된다. VSCs는 말 그대로 대부분 휘발성이라 잔 속 휘발기체의 상당비율을 차지하며 대부분의 농도는 역치값보다 높기 때문에 쉽게 감지할 수 있다. VSCs는 상당 부분 썩은 계란, 썩은 양배추, 양파, 마늘, 탄 고무등의 부정적인 풍미를 나타낸다 [4]. 와인에서 부정적인 VSCs의 풍미들이 발견되고, 공기와의 접촉을 통해서 교정이 되지 않으면서, 시음자에게 불쾌한 경험을 제공하는 수준이라면 이는 환원결함이라고 정의할 수 있다 [7].
 

Aroma concentration & common sensory discriptors and ranges for VSCs [8]

긍정적인 VSCs

일부 VSCs는 긍정적인 풍미를 제공한다. 이 중에는 품종 티올(Varietal Thiols)이라고 불리는 화합물 집단으로, 3-mercaptohexan-1-ol(3MH), 3-mercaptohexyl acetate(3MHA), 4-mercapto-4-methylpentan-2-one(4MMP),  4-mercapto-4-methylpentan-2-o(4MMPOH)등이 있다. 이들은 자몽, 시트러스 제스트, 패션프루츠, 회양목등의 풍미를 부여한다 [2].
 
 

 
다량 존재할 때는 부정적인 풍미를 주지만, Methanethiol(Methyl Mercaptan, MeSH)과 Ethanethiol(Ethyle Mercaptan, EtSH)은 와인에 소량 존재할 때 부싯돌, 조개껍질, 불끈 성냥등의 긍정적인 풍미를 부여하기도 한다 [5]. 2017년 Heber Rodrigues 등이 동일 생산자의 8개의 Chablis 지역 좌안과 우안 1er Cru 밭에서 나온 와인을 테이스팅 패널에게 실험하였다. 그 결과, 패널들은 좌안의 Chablis 와인에서 부싯돌, 조개껍질, 불끈 성냥등의 미네랄리티를 많이 느꼈으며, 좌안의 와인들에서 더 많은 양의 MeSH이 검출되기도 했다 [6].
 
Benzenemethanethiol(BMT)또한 불끈 성냥, 부싯돌등의 아로마를 부여하며 샤르도네와 소비뇽블랑에서 종종 검출되는 화합물이다. 이런 풍미들은 결점이라기보다, 하나의 스타일로 인정받고 있다 [9]. Dimethyl-sulfide(DMS) 또한 낮은 농도에서는 블랙커런트, 붉은 과일, 트러플 등 긍정적인 풍미를 부여한다.
 
개인마다, 풍미 화합물에 대한 감지 역치가 다르고, 긍정적이라고 생각하는 농도범위가 다르기 때문에 일괄적으로 정의할 수는 없다. 따라서, 위에서 소개한 VSCs, 그중에서도 MeSH, EtSH, BMT가 적정 농도로 포함되어 시음자에게 긍정적인 영향을 줄 때 좋은 의미에서의 환원적인 풍미(Reductive Aroma)를 가진 와인이라는 표현을 사용해 볼 수 있다. 
 
 

VSCs는 어디서 오는가?

Schematic sulfur reduction pathway and formation of amino acid biosynthesis in  S. cerevisiae [4]

 
앞에서 이야기한 대로 VSCs는 다양한 경로에서 온 무기황(Inorganic sulfur)이 효모를 만나 생성된다. 자세히 이야기 해보면, 이산화황(SO2), 황화수소(H2S), 황산염(SO4^2-)이 황을 포함한 아미노산인 씨스테인(Cysteine), 메티오닌(Methionine) 등의 유기 황화합물(Organic Sulfur Compounds)이 되기 위해 효모에서 질소대사를 거쳐야 한다. 이 과정에서 질소가 부족하면 반응을 위해 환원되었던 무기황들이 H2S로 형성되게 된다 [10,11]. H2S는 다양한 부정적인 향을 주는 VSCs 생성의 기반물질이 된다.
 

Scheme of known volatile sulfur compound (VSC) production pathways and subsequent reactions [12]

 
 
추가로 MeSH와 DMS는 H2S 생성과 별개로 만들어질 수 도 있다 [10]. MeSH는 Methionine에서 아미노기 스트레커 반응(Strecker Reaction)을 통해 만들어질 수 있으며, DMS는 S-Methyl Methionine에서 만들어질 수 있다 [13]. EtSH는 H2S와 에탄올(Ethanol)의 반응으로 보통 만들어진다 [15].
 

Degradation of methionine to methional, methyl mercaptan (or methanethiol MeSH) and dimethyl disulphide(DMS) [14]

 
 

환원적 양조란...?

와인에서의 환원은 종종 환원적 양조과정에서 발생하기도 한다. 그렇다고 환원적 양조와 환원적 와인이 필요충분적 관계에 있는 것은 아니다. 환원적 양조란, 양조과정 전반에서 산소와의 접촉과 반응량을 최소화하는 방법을 이야기한다. 여기에는 공기와 산소를 제거하는 방법, 불활성 가스를 사용하는 방법, 산화적 효소를 제거하는 방법, 항산화제를 첨가하는 방법, 온도를 낮추는 방법, 산소와 관련된 요소들을 적극적으로 모니터링하는 방법이 모두 포함된다 [16].
 
물론, VSCs는 Reductive한 조건에서 잘 발생한다. 효모는 발효와 숙성 중에 산소를 이용하기도 하고 항산화 효과를 보이기도 한다. 따라서 효모와 접촉한 와인에서는 다른 물질들이 환원반응을 보일 수 있는 가능성이 높게 된다. 이는 Redox potiential monitor를 통해 실시간으로 감지되고 조절되기도 한다. 호모의 환원환경 조성 능력을 이용하여, 효모 젓기(Batonnage), 배럴 채우기(Top up), 와인 빼내기(Racking)등을 통해 적절한 Redox potential을 유지하며, 긍정적 환원 풍미를 이끌어내기도 한다 [17]. 추가적으로 스크루캡 등 양조 후 산소와의 접촉이 제한되는 환경에서도, 이미 생성되어 있던 VSCs가 향이 약한 형태에서 향이 강한 형태로 변화하기도 한다 [17].
 
 

화학적 환원반응이란...?

가장 기본이 되는 환원내용이다. 과거 과학자들이 관찰하기에 금속 이온이 가열되어 금속상태로 변화할 때 질량이 감소(Reduce)하는 현상을 관찰했다. 이 현상으로 금속 이온이 금속상태로 변화하는 현상이 환원반응(Reduction)이라 이름붙여진 것이다. 사실, 이는 산소분자가 소실되면서 질량이 감소한 현상이지만, 과거에는 이런 분자단위의 분석이 불가했을 것이다 [7].
 
현대 과학에서 화학적 환원반응의 정확한 정의는 '전자를 얻는 반응'이다. 당연히 전자를 얻는 물질이 있으면, 전자를 잃는 물질도 있다(산화반응). 즉, 환원반응은 산화반응과 반드시 함께 일어나며, 한개의 물질을 놓고 봤을 때 환원과 산화반응은 공존할 수 없는 반대개념이다.
 

환원적 풍미가 있는 산화적인 와인이라는 역설

정리해보면, 와인에서의 환원은 VSCs가 생성된 상태를 말한다. 환원 결함은 VSCs의 농도가 높아 불쾌함을 주면서 공기접촉으로 교정이 안 되는 상태를 이야기하고, 환원적 풍미는 주로 낮은 농도의 VSCs가 부싯돌, 불끈 성냥 등 와인의 복합미에 긍정적인 영향을 줄 때 사용한다.
 
환원적 양조는 산소와의 접촉과 반응을 최소화한 양조방법을 총칭한다.
 
화학적 환원은 어떤 물질이 전자를 얻는 반응을 의미한다.
 
와인의 환원 (결함), 환원적 양조, 화학적 환원은 서로 일정부분 공유하는 개념은 있으나, 큰 부분에서는 상당히 다른 개념을 내포하고 있다. 이 부분에서 해당 표현을 사용하는 시음자 간 혼선이 발생할 수 있다.
 
Master of Wine(MW)이자 식물 생물학 박사인 Jamie Goode는 자신의 블로그 'Wineanorak.com'에서 와인의 환원(Reduction in Wine)이 잘못 붙여진 이름(Misnomer)이라고 주장한다.
 
그는 환원상태의 와인에 존재하는 VSCs는 산소와 반응한다고 사라지지 않는다고 이야기하며, 이런 와인이 산소와 접촉이 용이한 환경(배럴숙성, 코르크 병숙성 등)에서 산화적인 와인으로 발전한다고 이야기한다. 그는 이런 모습을 'Smelly wine turns into a Smelly oxidized wine'이라 설명했다 [17]. 남프랑스 ICV의 과학 자문인 Dominique Delteil 또한 와인에서의 '환원'이라는 표현은 언어적 학대(Language Abuse)라고 표현하며, 환원 표현 대신 '황 풍미'로 말해야 한다고 주장한다.
 

My Opinion

과학에 전공기반을 둔 필자로서 와인의 환원이라는 표현이 참 찝찝했던 차, 이번 글을 쓰면서 진행한 리뷰를 통해 여러가지 환원 개념들이 속 시원하게 정리되었다. 이전 쥐라의 사바냥을 마시면서 '산화적이기도 하고 환원적 풍미도 있네?'라는 의문이 들었던 적이 있다. 그때의 그 의문이 이어지면서 이번 글을 정리하기에 이른 것 같다.
 
항 산화제인 이산화황을 최소한으로 이용하면서, 효모의 항산화효과를 통해 와인의 보존력을 도모하는 최소개입적 양조철학의 생산자들의 와인들 중 환원적 풍미와 산화적 특징이 공존하는 와인들이 많으니 한번 경험해 보면 좋겠다. 환원적이면서 산원적인 와인을 한잔 하면서 이 글을 다시 한번 읽어보면 어떨까?
 

[Reference]

1. Goode J., Harrop S. Wine faults and their prevalence: Data from the world’s largest blind tasting; Proceedings of the 20th Entretiens Scientifiques Lallemand; Horsens, Denmark. 15 May 2008
2. Smith M.E., Bekker M.Z., Smith P.A., Wilkes E.N. Sources of volatile sulfur compounds in wine. Aust. J. Grape Wine Res. 2015;21:705–712. doi: 10.1111/ajgw.12193.
3. Müller N., Rauhut D., Tarasov A. Sulfane sulfur compounds as source of reappearance of reductive off-odors in wine. Fermentation. 2022;8:53.
4. Ailer Š, Jakabová S, Benešová L, Ivanova-Petropulos V. Wine Faults: State of Knowledge in Reductive Aromas, Oxidation and Atypical Aging, Prevention, and Correction Methods. Molecules. 2022 May 31;27(11):3535.
5. https://www.awri.com.au/industry_support/winemaking_resources/storage-and-packaging/pre-packaging-preparation/removal-volatile-sulfur-compounds/
6. Rodrigues H, Sáenz-Navajas MP, Franco-Luesma E, et al. Sensory and chemical drivers of wine minerality aroma: an application to Chablis wines. Food Chem. 2017;230:553–562.
7.https://wineanorak.com/2020/11/17/explaining-reduction-and-dispelling-some-myths/
8. Siebert T.E., Solomon M.R., Pollnitz A.P., Jeffery D.W. Selective determination of volatile sulfur compounds in wine by gas chromatography with sulfur chemiluminescence detection. J. Agric. Food Chem. 2010;58:9454–9462.
9. Tominaga, T., Guimbertau, G. and Dubourdieu, D. (2003a) Contribution of benzenemethanethiol to smoky aroma of certain Vitis vinifera L. wines. Journal of Agricultural and Food Chemistry 51, 1373–1376.
10. Swiegers J.H., Pretorius I.S. Modulation of volatile sulfur compounds by wine yeast. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2007;74:954–960.
11. Guidi I.D., Farines V., Legras J.-L., Blondin B. Development of a new assay for measuring H2S production during alcoholic fermentation: Application to the evaluation of the main factors impacting H2S production by three saccharomyces cerevisiae wine Strains. Fermentation. 2021;7:213.
12. Lehnert, Ann‐Sophie & Cooper, Rebecca & Ignatz, Rebecca & Ruecker, Alexander & Alves, Eliane & Küsel, Kirsten & Pohnert, Georg & Trumbore, Susan. (2024). Dimethyl Sulfide Emissions From a Peatland Result More From Organic Matter Degradation Than Sulfate Reduction. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences.
13. Belitz, H.D.; Grosch, W.; Schieberle, P. Food Chemistry; Springer: Berlin, Germany, 2009.
14. Resconi VC, Escudero A, Campo MM. The Development of Aromas in Ruminant Meat. Molecules. 2013; 18(6):6748-6781.
15. Kinzurik M.I., Herbst-Johnstone M., Gardner R.C., Fedrizzi B. Hydrogen sulfide production during yeast fermentation causes the accumulation of ethanethiol, s-ethyl thioacetate and diethyl disulfide. Food Chem. 2016;209:341–347.
16. Antonelli, Andrea & Arfelli, Giuseppe & Masino, Francesca & Sartini, Elisa. (2010). Comparison of traditional and reductive winemaking: Influence on some fixed components and sensorial characteristics. European Food Research and Technology.
17. https://www.wineanorak.com/mercaptansinwine.htm

 

 

 

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