Se calcula que el vino tiene más de 1.000 componentes aromáticos, la mitad de ellos producidos por las levaduras durante la fermentación. Algunos aromas parecen escapar espontáneamente del vino mientras que otros sólo podemos llegar a percibirlos si los potenciamos mediante un agitado, fenómeno indicativo de su diferente volatilidad. Con el paso del tiempo algunos de estos componentes se unen a otros para formar moléculas más pesadas que se vuelven insolubles produciendo sedimentos tánicos o cristales de tartrato.

Aparte de agua, el componente más importante de cualquier vino es el alcohol etílico o etanol, producido principalmente por las levaduras del género Saccharomyces al transformar el azúcar durante la fermentación. Aunque el etanol no tiene mucho sabor, dota de cuerpo y densidad al vino además de alterar la percepción que tenemos de otros componentes. Por ejemplo, un vino con un nivel modesto de alcohol puede dar la impresión de más sabroso que un vino similar con mayor nivel de alcohol, mientras que un nivel excesivamente alto puede oscurecer el carácter frutal y otros aromas. El alcohol debe estar equilibrado con el resto de los componentes del vino ya que entonces se percibirá como integrado.

A continuación tenemos los ácidos orgánicos. Las uvas contienen ácido málico y tartárico así como una pequeña cantidad de ácido cítrico. El ácido tartárico estabiliza el vino terminado pero una parte puede precipitar en forma de cristales de tartrato que recuerdan a pequeños trozos de vidrio. El ácido málico, llamado así por estar presente en las manzanas (malus en latín) y darles su característico sabor, se transforma en ácido láctico a través de la reacción conocida como fermentación maloláctica o conversión maloláctica. Este proceso puede producirse de forma espontánea pero lo habitual es que se inoculen bacterias lácticas de la familia Oenococcus oeni. El ácido láctico es más suave y suculento que el málico, dando al vino un carácter más redondo y de mayor textura. En algunos vinos blancos elaborados con varietales más frutales y florales se inhibe la fermentación láctica para que mantengan un perfil más ácido y afilado. Otros ácidos presentes en el vino incluyen el ácido succínico, que es un subproducto de la fermentación, el ácido acético y el ácido butírico. Cantidades elevadas de ácido acético, cuyo olor recuerda al vinagre, y ácido butírico, que huele como leche agriada o mantequilla rancia, se consideran defectos del vino inducidos por las bacterias. Además de preservar el vino, los ácidos contribuyen a la frescura y a la profundidad o contraste, equilibrando el alcohol, azúcar residual y componentes aromáticos además de ayudar a disolver la grasa de los alimentos cuando estos acompañan al vino. Un vino falto de acidez se mostrará como apagado, plano y falto de interés.

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Las uvas contienen prácticamente la misma cantidad de glucosa y fructosa, que se transforman en alcohol durante la fermentación. En ocasiones la vinificación detiene este proceso para dejar ciertas cantidades de lo que denominamos azúcar residual. Durante la fermentación alcohólica las levaduras prefieren la glucosa por lo que la mayoría de este azúcar residual está compuesto por la más dulce fructosa. Los vinos secos tienen un nivel de azúcar residual inferior a los 4 g/litro por lo que suele ser indetectable salvo por los efectos indirectos de amortiguación de la acidez o ligero aumento del cuerpo. En la otra punta de la escala algunos vinos pueden contener más de 100 g/litro de azúcar residual. El dulzor de un vino puede estar enmascarado por la acidez y en menor grado por la tanicidad.

Los polifenoles están compuestos por un amplio grupo de elementos químicos que se encuentran principalmente en la piel de la uva. Son responsables de gran parte del sabor del vino y con el paso del tiempo interactúan con otros elementos para formar una vasta gama de componentes de los aromas secundarios y terciarios.
Los antocianos son una clase de polifenoles rojos, azules y morados que se extraen en el vino tinto por contacto del mosto con las pieles durante la fermentación alcohólica. Son inestables y en presencia de oxigeno reaccionan con las moléculas de los taninos para formar cadenas más largas que precipitan con la consiguiente pérdida de color del vino. A la vez estos antocianos son antioxidantes que ayudan a preservar el vino y según ciertos científicos también a los bebedores.
Los taninos son un grupo de polifenoles polimerizados que se encuentran en la piel y pepitas de la uva además del escobajo. Los taninos de un vino están relacionados, entre otras cosas, con la duración del contacto con las pieles y otras materias sólidas. Aunque los taninos están principalmente asociados a los vinos tintos, algunos blancos tienen un cierto contacto con las pieles lo que les confiere una cierta textura astringente. Las barricas de roble pueden representar una fuente adicional de taninos tanto para blancos como para tintos. Los taninos pueden detectarse como un elemento de textura o estructural junto con una cierta astringencia y amargor. Interactúan con las proteínas de la saliva para formar componentes más complejos que inhiben la lubricación por lo que experimentamos una sensación de sequedad y rugosidad en la boca. Con el envejecimiento en botella los taninos se transforman en más blandos y amables llegando en ocasiones a parecer suaves y sedosos. El proceso por el que esto sucede aún es poco conocido.

El aroma y la mayoría de los sabores de un vino no se perciben por la lengua sino por la nariz, desencadenados por los componentes volátiles que escapan de la superficie del líquido y alcanzan el bulbo olfativo. Estos componentes volátiles tienen su origen tanto en la uva misma como por las reacciones químicas, en forma de subproductos, durante las fermentaciones y posterior maduración. Incluyen alcoholes pesados, ésteres, aldehídos, lactonas y piracinas. Los ésteres de cadena corta son los responsables de notas frutales y florales mientras que los ésteres de cadena larga lo son de notas perfumadas y de jabón. Los aldehídos facilitan los frutos secos, recuerdos a jerez y notas de oxidación mientras que las piracinas aportan los vegetales, herbáceos y el pimiento verde.