10. Фенольные кислоты

Оксибензойные кислоты

п-оксибензойная R4=OH

салициловая R2=OH

протокатехoвая R3=R4=OH

гентизиновая R2=R5= OH

ванилиновая R3=OCH3; R4=OH

галловая R3=R4=R5= OH

сиреневая R3=R5=OCH3; R4=OH

Оксикоричные к-ты

П-оксикоричная R4=OH

Кофейная R3=R4=OH

Феруловая R3=OCH3; R4=OH

Синаповая R3=R5=OCH3; R4=OH

Кумарины

– производные цис-формы о-оксикоричной к-ты

Умбеллиферол R7=OH

Эскулетол R3=R4=OH

Общее кол-во кислот С3-С1 и С6-С3 рядов в красных винах колеблется от 50 до 100 мг/л. Значительно больше их в семенах и гребнях винограда.

Оксибензойные к-ты представляют собой твердые кристаллические в-ва, сочетают в себе хим.св-ва ароматических к-т и фенолов. Так за счет карбоксила они образуют со спиртами сложные эфиры, дают амиды, за счет фенольного гидроксила образуют с кислотами сложные эфиры, со спиртами – простые, подобно фенолам, дают окрашивание с перхлоратом железа.

Оксикоричные к-ты в винограде и вине встречаюся большей частью в виде эфиров с органическими к-тами (молочной, яблочной, винной), реже гликозидов. Эфиры оксикор.к-т, а также продукты их взаимодействия с сахарами и антоцианами влияют на аромат, вкус и цвет вина.

Кумарины имеют запах свежего сена и их участие в формировании аромата и вкуса вин вполне вероятно.

11(13). Основные группы флавоноидов. (мономерные фенольные соединения с3-с6-с3 ряда)

Эти соед. состоят из двух ароматических ядер, соединенных между собой трехуглеродным фрагментом. (Рис стр.47).

Флавоноиды явл-ся наиболее распространенной группой мономерных фенольных соединений и в зависимости от степени окисленности (или восстановленности) их трехуглеродного фрагмента делятся на 10 основных групп: неокрашенные - Катехины, лейкоантоцианы, флаваноны, флаванонолы, придают окраску - дегидрохалконы, халконы, ауроны, флавоны, антоцианидины, флаванолы.

Катехины (флаван-3-олы, катехолы) рис стр 48

Катехин R=R'=H

Галлокатехин R=OH; R’=H

Катехингаллат R=H; R’=Галлоил

Галлокатехингаллат R=ОH; R’=Галлоил

Общее содержание катехинов в винограде по мере созревания увеличивается и достигает максимума к началу созревания, впоследствии оно несколько снижается. Содерж. в сусле и вине зависит от способа переработки винограда (от времени и условий контакта сусла с твердыми частями ягоды и грозди (может перейти до 50% катехинов). Катехины и продукты их превращений влияют на вкус и цвет вина. В чистом виде катехины обладают горьким слегка вяжущим вкусом, который у окисленных и конденсированных катехинов приобретает приятную терпкость. На окраску выдержанных вин влияют продукты взаимодействия катехинов с лейкоантоцианами и антоцианами.

(12.)Антоцианы. Являются красящими в-вами растений и придают плодам, ягодам, листьям и цветам самые разнообразные оттенки – от розового до черно-фиолетового. По стоению – производные флавилия (2-фенилбензопирилия) рис стр 52

Пералгонидин R=R'=H

Цианидин R=H; R’=OH

Пеонидин R=H; R’=OCH3

Дельфинидин R=R’=OH

Петунидин R=OH;R’=OCH3

Мальвидин R=R’=OCH3

Цвет антоцианов зависит от характера металла, образующего с ними в растениях комплекс: с Мо – фиолетовая, Fe синяя, Ni и Cu – белая. На окраску также влияет рН среды – они могут образовывать бесцветные псевдооснования или хиноидные формы. Важным свойством антоцианов явл-ся обесцвечивание сернистой к-той, наблюдающееся при обработке сусел и вин. Это явление обратимо, В частности вино вновь окрашивается при добавлении уксусного альдегида, который связывает сернистую к-ту.

Для антоцианов характ. легкая способность полимеризоваться. Этот процесс может проходить в отсутствии О2, хотя и ускоряется им. В результате меняется окраска – на бурый цвет (нерастворимые осадки при выдержке).

Также как катехины обладают Р-витаминным действием (восстанавливает нормальную проницаемость и устойчивость капилляров), а также сильным бактерицидным эффектом.

Лейкоантоцианидины (флаван-3,4-диолы, лейкоантоцианидолы) стр 56

Лейкопералгонидин R=R'=OH

Лейкоцианидин R=OH; R’=H

Лейкодильфинидин R=R’=OH

В винограде и в вине обнаружены лейкопералгонидин и лейкодильфинидин. Они содержаться в кожице и особенно в семенах. В молодых винах лейкоантоцианидины способны переходить при аэрации в антоцианидины, что сопровождается усилением окраски вин. Конденсированные лейкоантоцианидины теряют способность к такому переходу.

Лейкоантоцианидины участвуют в формировании вкуса вин. Избыточное их содержание придает излишнюю грубость и горечь. Конденсированные формы обусловливают характерный для красных вин вяжущий привкус. Глубокая полимеризация лейкоантоцианидинов приводит к выделению в осадок образующихся продуктов и помутнению вин. Содерж. примерно 1-3,3 г/л вина.

Флаванолы. Окрашены в желтый цвет. Рис стр 57

Кемпферол R=R'=H

Кварцетин R=OH; R’=H

Мирицетин R=R'=OH

Обладают сравнительно слабым

Р-витаминным и бактерицидным действием.

Флавоны. Окрашены в светло-желтый цвет, стабильны на воздухе. стр 58

Апигенин R=R'=H

Лютеолин R=H; R’=OH

Хризол R=R'=H

Содержаться в винограде в небольших количествах в виде гликозидов.

Вопрос №14,15. Гидролизуемые дубильные вещества.Галлотаннины,эллаготаннины.

Гидролизируемые дубильные вещества являются полиэфирами фенолкарбоновых кислот и сахаров и способны расщепляться на простейшие фрагменты (к ним относят галлотанниды, эллаготаннины и несахаридные эфиры карбоно-вых кислот) при нагревании с разбавленными минеральными кислотами. При кислотном гидролизе галловых дубильных веществ образуется галловая кислота; при гидролизе эллаговых дубильных веществ наряду с галловой образуется эллаговая кислота.

Галлотаннины — сложные эфиры сахара и галловой кислоты.

Галловая к-та (оксибензойная)

Встречаются моно-, ди-, три-, тетра-, пента- и полигаллоильные эфиры. Моногаллоильный эфир β-D-глюкогаллин выделен из корня китайского ревеня. Важнейшие источники галотаннинов, применяемых в медицине, — галлы турецкие и китайские, а также листья скумпии кожевенной и сумаха дубильного.

Китайский танин, выделенный из галлов китайских, представляет гетерогенную смесь веществ различного строения и является окта- и нонагаллоилглюкозой; турецкий танин, выделенный из галлов турецких, представляет собой гекса- и пентагаллоилглюкозу.

Эллаготаннины — сложные эфиры сахара и гексаоксидифеновой, хебуловой, бревифолинкарбоновой и др. кислот, имеющих биогенетическое родство с эллаговой кислотой.

Эллаговая к-та (фенолкарбоновая к-та)

Они сложнее по структуре и содержатся в тропических растениях. Источником эллаготаннинов могут быть корка плодов гранатника, кора эвкалипта, кожура грецкого ореха.

Галлотаннины и эллаготаннины содержатся в виноградной косточке, гребне. Галловая кислота + глюкоза = галлотаннин ( соединены сложной эфирной связью, которая может быть гидролизована щелочью).Галлотаннин неотъемлемая часть вина, в неб. кол-вах содержится в дубовых бочках, в больших- эллаготаннин

Несахаридные эфиры карбоновых кислот — эфиры галловой кислоты с хинной, оксикоричными (хлорогеновой, кофейной, оксикоричной) кислотами, а также флавинами. Эта группа дубильных веществ широко распространена в растениях: теогаллин (в листьях чая), катехингаллат, галлокатехингаллат и др.

Танины винограда и вина сост. из смеси полимеров, образующихся конденсацией от 2 до 10 элементарных молекул флавоноидов. Каждый из полимеров обладает разными св-вами и вяжущим вкусом. Структура их меняется в процессе выдержки.

Играют важную роль в окраске красных вин. Не адсорбируются на гребнях, дрожжах при длительном контакте сусла с мезгой, сод. увеличивается при мацерации.

Танины доминируют в окраске выдержанных красных вин. Кол-во антоцианов уменьшается из-за их конденсации с танинами и в рез-те гидролиза с образов. агликонов

Вопрос №16.Лигнаны, их локализация в винограде.

Лигнаны имеются в растениях, являются конденсируемыми соединениями из кислот С₆-С_3. Термин Лигнаны был введен для группы оптически активных растительных продуктов, имеющих β,γ –дибензилбутановый скелет.

Их можно представить как соед. двух n-фенилпропановых остатков через ββ атомы углерода боковых цепей.

Лигнаны.

Лигнановые соединения выделены из древесины дуба и коньячных спиртов. Они обнаружены так же в мадере и идентифицированы как секоизоларицирезинол, метайрезинол, лиовил, эудесмин и др. По мере выдержки в бочках кол-во их возрастает и в спиртах 20летней выдержки может достигнуть 140 мг/дм. Повышение лигнанов связано с деструкцией лигнина и экстракцией из дуб. бочек. Лигнаны активно участвуют в образовании ароматических альдегидов, что ускоряет процессы созревания спирта и мадеризации. (лигнин- трехмерный полимер фенольной природы. Формирует опорные ткани растений. Связан с углеводами. Предшественники – оксикоричные спирты, при ок-нии образуются аромат. альдегиды. При выдержке – гидролиз лигнина с образов. аромат. альдегидов (при увелич. спирта и температуры процесс активизируется)

Вопрос №17.Наиболее важные ферменты для виноделия.

Ферменты винограда и дрожжей оказывают сильное влияние на процессы, происходящие при изготовлении вина. Это влияние в наибольшей степени проявляется при брожении. Под действием ферментов происходит образование вторичных и побочных продуктов брожения.

В винограде, дрожжах и молодом вине встречаются представители всех классов ферментов (6 классов), наиболее важные из них: Оксидоредуктазы (ОВ ферменты), катализирующие перенос атома водорода и электронов, а так же присоединение кислорода к окисляемому субстрату – дегидрогеназы, оксидазы, пероксидазы, каталазы.

Гидролазы, катализирующие расщепление различных сложных органических соед. на более простые при участии воды – эстеразы(действуют на сложноэфирные связи), протеолитические ф-ты действуют на пептидные связи),пектолитические ф-ты. расщепляющие пектиновые в-ва. (протопектиназа – расщепляет протопектин с образованием растворимого пектина).

Другие гидролазы: β-фруктофуранозидаза (инвертаза) – активирует расщепление сахарозы на глюкозу и фруктозу. – один из наиболее устойчивых ферментов.

Фосфотаза, гидролизует моноэфир ортофосфорной к-ты на спирт и ортофосф. К-ту, Глюкозидаза – на спирт и D- глюкозу.

В винограде, винах, дрожжах содержатся протеолитические ф-ты, гидролизующие пептидные связи (эндо- и экзо-ферменты).Они весьма активны. При брожении их активность сначала снижается, а затем возрастает за счет выделения их из дрожжей.

Применение ферментных препаратов позволяет достичь определенных технологических целей: пектолитич. ф.п. – повышение общего выхода сусла и сусла-самотека, ускорение процесса, повышение содержания экстрактивных в-в.

Цитолитические ф.п. – для лучшего извлечения сусла, ускорение осветления сусла, повышение концентрации сахаров.

Протеолитические ф.п. – предотвращение белковых помутнений в вине.

Вопрос №18.Оксидазы.

Оксидазы – кислородактивирующие оксидоредуктазы. Способны активировать молекулярный кислород, разделяются на электронтрансферирующие оксидоредуктазы и оксигеназы.

Электротрансферирующие оксидоредуктазы (оксидазы) катализируют восстановление молекул молекулярного кислорода либо в воду, либо в пероксид водорода. Схемы реакций:

RH₂+1/2О₂ = R+H₂O

RH₂+О₂ = R+H₂O₂

Их отдельные представители: цитохромоксидаза, гликолатоксидаза и др.

Основным путем активирования молекулярного кислорода – трансферирование 4 электронов его с образованием эндогенной воды. В винограде наиболее активны:

• Полифенолоксидаза. В его простетическую группу входит медь, каталитическая активность основана на изменении валентности меди. Она непосредственно реагирует с молекулярным кислородом, образуя хиноны. Катализирует окисление и других фенольных соединений, пирокатехин, ароматические аминок-ты и амины.

• Аскорбатоксидаза окисляет аскорбиновую к-ту обратимо в оаскорбиновую с образованием воды. В простетическую группу входит медь в 2х видах Cu⁺ , Cu²⁺ . при окислении происходит накопление пероксида водорода, усиливающего ок. процессы в сусуле и вине.

• Оксидаза диоксифумаровой к-ты катализирует реакцию ок-ния диоксифумаровой к-ты в дикетоянтарную

• Цитохромоксидаза считается главным ферментом при дыхании клетки. Благодаря цитохромоксидазной системе клетка приобретает энергию., сосредоточена в митохондриях.

Гликолатоксидаза относится к флавиновым оксидазам, в качестве простетической группы – флавинмононуклеотид. Переносит электроны с субстрата непосредственно на молекулярный кислород с образованием пероксида водорода.

Монооксигеназы (оксидазы смешанной функции) активируют молекулярный кислород и внедряют лишь 1 атом кислорода в субстрат. Второй атом восстанавливается в воду за счет 2х электронных доноров. Донорами водорода могут служить NADH+H⁺ .

Вопрос №19. Схема действия моно- и диоксигеназ (трансферазы кислорода), липоксигеназы.

Диоксигеназы (трансферазы О₂) катализируют активацию молекулярного кислорода и прямое внедрение обоих атомов кислорода в окисляемый субстрат: В+О₂ = ВО₂. Особенность этих ферментов в том, что в их активном центре имеется железо или др. металл. Пример: липоксигеназа. Химизм процесса сводится к образованию комплекса:фермент – субстрат – кислород в рез-те взаимодействия фермента с каждой молекулой окисляемого в-ва:

R…-CH2CH=CHCH2CH=CHCH2-…COOH

R…- CH2CH=CHCH=CHCHCH2-…COOH

OOH

Образующиеся в рез-те действия липоксигеназы гидроперекиси окисляемого субстрата обладают высокой окислительной способностью.

Монооксигеназы (оксидазы смешанной функции) активируют молекулярный кислород и внедряют лишь 1 атом кислорода в субстрат. Второй атом восстанавливается в воду за счет 2х электронных доноров:

RH+O₂+DH₂ = ROH+H₂O+D.

Внедрение 1 атома в субстрат приводит обычно к образованию новой гидроксильной группы. Донорами водорода могут служить NADH+H⁺ ,аскорбиновая к-та, а так же водород самого субстрата ок-ния.

Вопрос №20.Негидролизуемые дубильные вещества.(конденсированные).

Конденсированные – производные, главным образом катехинов и лейкоантоцианидинов, значительно реже в образовании участвуют другие флавоноиды. В их присутствии образуются взвеси- рубашка(в старых винах), которые декантируют, отделяя осадок(коллекционные вина).

К этой группе в винограде и вине относятся танины вина, способные давать соединения с белками, пектинами, целлюлозой. Их Mr= 500-5000 и более в случае сильно полимеризованных и сополимеризованных форм.

Танины винограда и вина сост. из смеси полимеров, образующихся конденсацией от 2 до 10 элементарных молекул флавоноидов. Каждый из полимеров обладает разными св-вами и вяжущим вкусом. Структура их меняется в процессе выдержки.

Выделяют: малоконденсированные (Mr=1000-2000 соед.флавонолов, антоцианов и солей), конденсированные(Mr=2000-3000), очень конденсированные (Mr= 3000-5000) – комплексные соединения с флавонолами, солями, к-тами и сахарами. Так же обнаружены комплексы: танины-антоцианы, танины-полисахариды. В старых винах – в основном конденсированные танины и их соед. с п\сахаридами и солями. Очень конденсированные танины нестойки и выпадают в осадок.

Играют важную роль в окраске красных вин. Не адсорбируются на гребнях, дрожжах при длительном контакте сусла с мезгой, сод. увеличивается при мацерации.

Танины доминируют в окраске выдержанных красных вин. Кол-во антоцианов уменьшается из-за их конденсации с танинами и в рез-те гидролиза с образов. агликонов.

Вопрос №21Схема действия фенолоксидаз.

Полифенолоксидаза (тирозиназа). В его простетическую группу входит медь, каталитическая активность основана на изменении валентности меди. Она непосредственно реагирует с молекулярным кислородом, образуя хиноны. Катализирует окисление и других фенольных соединений, содержащих 1-2 и 1-3 оксигруппы , пирокатехин, ароматические аминок-ты и амины. Полиморфный фермент с двойной функцией. Катализирует следующие процессы: окисление о-диоксифенолов в о-хиноны и ортогидроксилирование монооксифенолов с образованием диоксифенолов (катехолоксидазная активность)

Каталитическая активность фермента основывается на изменении валентности меди, входящей в состав фермента: см учебник, стр. 96.

Гидроксилирование монооксифенолов с образованием о-диоксифенолов (крезолазная активность):

Фермент найден в хлоропластах и митохондриях листьев винограда. С момента появления ягод до полного их созревания активность полифенолоксидазы и кол-во фенольных соединений быстро снижаются.

Наибольшая активность фермента наблюдается в кожице и мякоти. В сусле-самотеке ее активность ниже, чем в первой и во второй прессовых фракциях. Сульфитация сусла значительно снижает ее активность, т.к. SO₂ уже в дозах 100-120мг/дм³ ингибирует этот фермент. Активность всех ферментов значительно снижается при обработке сусла бентонитом, так как бентонит сорбирует белки. При длительной выдержке вина, а так же при обработке молодого вина бентонитом, танином активность оксидредуктаз снижается до 0.

Вопрос №22.Наиболее важные гидролазы виноделия.

Гидролазы делят на 3 класса:

3.1 — эстеразы(действуют на сложноэфирные связи ),

3.2 — действ на гликозильные соединения(полигалактураназа,бета-глюкозидаза,бета-фруктофуранозидаза),

3.4 — действуют на петидные связи (протеолитические ферменты)

Пектолитические Е :относитя группа Е, расщепляющих пектиновые вещ-ва

Наиб важные: протопектиназа- образование раств пектина, арабана и галактана. Она более активна к концу созр, размягчает ягоды.

Пектинэстераза(пектаза)- гидролизующая в растворимом пектине сложноэфирные связи с обазованием метил спирта и полигалакт к-ты. Тоже действ к концу созр, в ягодах накапл полигалакт к-та и метанол. В Дрожжах их больше.

Сернистая к-та не снижает активности пектолитических Е.Фенольные вещ-ва отрицательно влияют на пектолитические Е,поэтому в сусле из винограда красных сортов активность их ниже ,чем из белых.В красных винах пектиновых вещ-в больше,чем в белых. Оптимум действия пектолитических Е =35-45 С,поэтому подогревание сусла или мезги усиливает эффект действия этих Е.

Бета-фруктофуранозидаза ( инвертаза). Она особенно активна в дрожжах. Явл наиб устойчивым. Катализирует расщепление сахарозы на глюкозу и фруктозу ,она содерж. в ягодах винограда.При созревании активность Е увеличивается,достигая мах в зрелом винограде.активность зависит от сорта.При брожении сусла дрожжи выделяют собственную инвертазу .Наиб. важно при произв-ве шампанского ,когда нужна инвертировать добавленную сахарозу =>инверсия сахарозы в шампанском происходит главным образом под действием инвертазы. При выдержке инактивируется.При обработке сорбирующими ср-ми(ЖКС,бентонитом)происходит удаление Е.

Бета-Глюкозидаза. Расщепл гликозиды с обр. душистых веществ.

Бета 1,4 глюкангидролаза. Уст к диокс серы.Оптимум действия t=45-50 C pH=3.9-4.0. в винограде недостаточна активна ,чтобы обеспечить гидролиз глюканов .

Карбоксилэстераза. Кат гидролиз эфиров карб кислот до спирта и своб кислот.

Фосфотаза. Гидр моноэфир ортофосфорной кислоты на спирт и фортофосф кислоту.

Протеолитич ферменты (эндо и экзо). Уст к сульфит. Расщепл пептидные связи белков до а.к.

Пектавамарин, пектофоетидин.

Вопрос №23.Неферментативное окисление (автоокисление) фенольных соединений. Способы снижения феноксильных радикалов

Пероксид водорода затем окисляет этиловый спирт в ацетальдегид. Можно замедлить введением лимонной кислоты, винной кислоты. Ионы железа могут быть ингибиторами.

So2

Окисление этилового спирта в ацетальдегид в результате прямой р-ции с кислородом воздуха может проходить с заметной скоростью в винах только в рез-те сопряженного автоокисления вицинальных ди- и тргидроксифенолов типа катехина,мирицетина,кофейной к-ты. Следствием этого ок-я является образов-е летучих альдегидов. металлы переменной валентности(Fe) обладают низкой каталитический активностью в процессах неферментативного ок-ия вин. Ингибирующим действием обладает и винная к-та ,тормозящая каталитическое обесцвечивание антоцианов красных вин. Воздействие кислорода на вино осуществляется при неферментативном окислении через высокореакционноспособные промежуточные продукты свободно-радикального характера и в присутствии эндогенных фенольных антиоксидантов. основной инициирующей стадией реакции ок-ия явл-ся прямое ок-е антиоксиданта. Флавоноиды явл-ся основным субстратом для прямого присоединения кислорода и решающим фактором изменений, происходящих при созревании и старении ,покоричневении ,помутнении и окислении вин. Лейкоантоцианидины и катехины ,образующие при окислении окрашенные олигомерные продукты ,способствуют возникновению цветовой и коллоидной нестабильности вин. Введение в раствор окисляющегося гидрохинона тетранитрометана («ловушка» радикалов) снижает интенсивность покоричневения,а также для стабилизации вин используются : разрушение пероксида водорода, инактивация окси и гидроперекисных радикалов , удаление легкоокисляемых фенолов ,введение ПАВ ,выбор рас дрожжей, дозированная аэрация сусла

Вопрос №24.Эфирные масла винограда, сортовой аромат – терпиноиды, апокаратиноиды (С13- изопреноиды).

Эфирные масла представляют собой многокомпонентные смеси летучих органических соединений – терпенов и их кислородсодержащих производных – спиртов, альдегидов, кетонов, эфиров и других. Среди них идентифицированы линалоол, гераниол, нерол, алфа-терпениол, лимонен, метиловый, этиловый, н-бутиловый, 3-метилбутиловый, н-гексиловый, непредельный цис-гексанол и другие спирты, карбонильные соединения – уксусный альдегид, н-гексаналь, 2-гексаналь, 2-бутанон, 2-пентанон, сложные эфиры – метилацетат, этиловый эфир капроновой кислоты, а также другие эфиры масляной, валериановой, капроновой, каприловой, каприновой и лауриновой кислот, этиловые эфиры и ацетали, всего свыше 80 компонентов.

Линаоол — аромат ландыша гераниол — запах розы

тирпениол (хвойный тон)

С13-изопреноиды

Запах фиалки. Ионон.