Характерные типичные свойства Марсалы формируются в результате ферментативного и физико-химического взаимодействия веществ, возникающих в процессе высокотемпературного кислотного гидролиза углеводов, превращения аминокислот, фенольных веществ и их последующей конденсацией с образованием соединений, непосредственно участвующих в сложении вкуса, аромата и цвета вина.

Из альдоз и кетоз сначала получаются 1,2-энольные продукты, имеющие светло-желтую окраску и пригорелый эфироподобный аромат. Следующий этап распада углеводов сопровождается появлением в среде фурфурола, 5-оксилметилфурфурола и 5-гидроксилметилфурфурола, которые путем гидролитического расщепления связей могут давать другие продукты золотисто-кофейного и темно-коричневого цвета с характерным ароматом карамели.

Важное значение придают соединениям аминокислот с фенольными веществами (меланинов), которые представляют собой высокомолекулярные комплексы, состоящие из отдельных звеньев хинонов и структур, имеющих NH2-группу.

Образование меланинов наблюдается уже на стадии получения виноградного сусла и проходит в атмосфере воздуха ферментативным путем под влиянием полифенолоксидазы и тирозиназы.

Синтез меланинов может начаться с окисления циклических аминокислот, например тирозина, который в дальнейшем, конденсируясь и соединяясь с другими аминокислотами (пролином) образуют продукты красновато-пурпурного и коричневого цвета. В процессе синтеза прежде всего участвуют соединения имеющие ароматические кольца – свободные фенольные структуры или аминокислоты.

Интенсивность взаимодействия аминокислот с фенольными веществами возрастает за счет участия катионов железа и меди, которые способны формировать комплексы с циклическими фенольными соединениями, придающие вину различные цветовые (фиолетовые, красно-коричневые, красные) и вкусовые оттенки.

В результате окисления фенольных мономеров и полимеров в присутствии соединений, имеющих аминогруппу, образуются хиноны, которые при дальнейшем окислении сополимеризуются с аминокислотами или вступают в реакции поликонденсации с возникновением биополимеров с бордовой или коричневой окраской.

Среди соединений, ответственных за тон Марсалы существенную роль играют компоненты, возникающие при уваривании сусла и обладающие редуцирующей способностью, которая находится в обратно пропорциональной зависимости от их молекулярной массы.

В системе с низким значением ОВ-потенциала эти вещества проявляют возможность восстанавливать другие соединения, например альдегиды до мн-гоатомных спиртов, придающих вину особую мягкость, бархатистость вкусу и своеобразный аромат. Очевидно, это механизм лежит в основе процессов накопления в вине глицерина и 2,3-бутиленгликоля .

Нагревание сусла свыше 100oС, которое имеет место при получении одного из главных компонентов Марсалы – котто, ускоряет реакции взаимодействия аминокислот, в том числе пролина с фенольными веществами, карамелизацию углеводов, приводящую к возникновению соединений непредельного характера, меланоидинообразование и другие процессы. При этом соединения, обладающие редуцирующей способностью, участвуют в реакциях, связанных с возникновением альдегидов линейной и циклической структуры – валерианового, изовалерианового, альдегидов фуранового ряда.

Образование алифатических альдегидов, кислот, кетонов, более сложных веществ – редуктонов, гетероциклических соединений, происходит одновременно с реакциями полимеризации и конденсации, в итоге образуются сложные продукты темного цвета с довольно неопределенным химическим составом, зависящим от условий проведения процесса.