Глава 3. Азотистые вещества

Группа различных по химическому строению соединений, общим для которых является наличие в их строении атома азота. В винограде и вине содержатся следующие формы:

А ЗОТИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА

Органические Неорганические

аминокислоты соли аммония

амины нитраты

амиды

пептиды

белки

нуклеотиды

меланоидины

(сахароамины)

Неорганические азотистые вещества содержатся в винограде и соке, играют важную роль при формировании ягоды и росте винограда. Неорганические формы азотистых веществ поступают в виноград из почвы. Соли аммония используются для построения аминокислот. Содержание нитратов в винограде невелико. Соли аммония и его производные используются дрожжевыми клетками при брожении - они потребляют аммиак и его производные, в результате чего синтезируются аминокислоты и белки. Данные вещества являются важным компонентом для жизнедеятельности дрожжей. Дрожжи для питания используют не только неорганические, но и органические формы азота - аминокислоты, дезаминируя их.

В виноградном виноделии азотистое питание не является лимитирующим фактором.

В плодово-ягодном виноделии недостаток азота уже является лимитирующим фактором.

В технологии итальянских вин Asti Spumante ( получение мускатных игристых вин на севере Италии) используется следующий прием.

В виноградный сок добавляют культуру дрожжей, которые ассимилируют органические и неорганические формы азота. Через 3-4 дня фильтруют, а затем добавляют новую культуру дрожжей. И так производят 3-5 циклов забраживаиния и фильтрации. Этот прием получил название биологического азотопонижения, которое приводит к тому, что в соке не остается усваиваемых форм азота (содержание сахара в таких соках ~9%, и при таком содержании сахара сок хранится, без забраживания).

Органические формы азотистых веществ таких, как аминокислоты, пептиды и белки имеют большое значение в виноделии.

3.1. Аминокислоты

Данная классификация аминокислот базируется на строении радикала R.

Общая формула аминокислот:

RСНСООН

NН₂

АМИНОКИСЛОТЫ (АМК)

Алифатические Ароматические

(ациклические) (циклические)

Моноамино-

монокарбоновые Гомоциклические Гетероциклические

Диаминомоно-

карбоновые Дикарбоновые

Моноаминомонокарбоновые

Простые Оксисодержащие Серосодержащие

глицин серин цистин

аланин треонин цистеин

валин метионин

лейцин

изолейцин

Диаминомонокарбоновые Дикарбоновые

лизин аспарагиновая кислота

аргинин глютаминовая кислота

орнитин

Гомоциклические Гетероциклические

фенилаланин пролин

тирозин гистидин

триптофан

ПРОСТЫЕ АМК

СН₂СООН CH₃СН₂СООН СН₂CH₂СН₂СООН

NH₂ NH₂ NH₂

Глицин Аланин -аминомасляная кислота

C H₃ CH₃

CHСНСООН CHСН₂ СНСООН

CH₃ CH₃

NH₂ NH₂ Валин Лейцин

СH₃

CHСНСООН

CH₃СН₂

NH₂ Изолейцин

ОКСИСОДЕРЖАЩИЕ АМК

СН₂СНСООН CH₃СН СНСООН

ОН NH₂ ОН NH₂

Серин Треонин

СЕРОСОДЕРЖАЩИЕ АМК

СН₂СНСООН СН₂ СНСООН

SН NH₂ S NH₂

Ц истеин S NH₂

СН₂ СНСООН

Цистин

CH₃SСН₂ СН₂ СНСООН

NH₂

Метионин

ДИАМИНОМОНОКАРБОНОВЫЕ АМК

NH₂ NH₂ NH₂

( CH₂)₄ C=NH (CH₂)₃

CHNH₂ NH CHNH₂

COOH (CH₂)₃ COOH

Л изин CHNH₂ Орнитин

COOH

Аргинин

ДИКАРБОНОВЫЕ АМК

COOH COOH

CH₂ (CH₂)₂

CHNH₂ CHNH₂

COOH COOH

Аспарагиновая Глютаминовая

кислота кислота

ГОМОЦИКЛИЧЕСКИЕ АМК

CH₂СНСООН НО CH₂СНСООН

NH₂ NH₂

Фенилаланин Тирозин

ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ АМК

Н₂С СН₂ N CH₂СНСООН

Н₂С СНСООН NH₂

N N

Н Н

Пролин Гистидин

CH₂СНСООН

NH₂

N

Н

Триптофан

РОЛЬ АМИНОКИСЛОТ

-аминомасляная кислота содержится в дрожжах.

Аминокислоты являются питательным субстратом для дрожжей. При брожении из аминокислот образуются побочные продукты: альдегиды, кислоты, высшие спирты (являются пахучими веществами), которые оказывают влияние на аромат вина. В данном случае аминокислоты потребляются дрожжами.

Брожение

АМК ПОБОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ (пахучие вещества -

(без запаха) высшие спирты, альдегиды, кислоты)

При созревании вин из аминокислот образуются альдегиды, которые влияют на аромат и букет выдержанных вин. Данный химический процесс протекает при участии кислорода воздуха:

Созревание (+О₂ воздуха)

АМК АЛЬДЕГИДЫ

(влияют на аромат и букет вина)

При взаимодействии аминокислот и сахаров при повышенных температурах (например, тепловая обработка, технологические приемы - мадеризация, портвейнизация) происходит окрашивание продуктов в темный цвет - реакция меланоидинообразования.

Тепловая обработка

АМК + САХАРА МЕЛАНОИДИНЫ

По мнению профессора Нилова, повышенное содержание аминокислот в вине при выдержке может привести к повышенной окисленности вин. Более поздние исследования показали, что существуют аминокислоты, которые при дезаминировании отрицательно влияют на вкус вина и аромат вина; но есть и такие, которые положительно влияют на вкус и букет вина.

3.2. Пептиды

Это наименее изученная группа веществ вина.

Пептиды вина состоят, в основном, из 2, 4, 6, 830 аминокислот (см. таблицу).

Пептиды

Аминокислоты	Число
1. Ала-Гли-Фал- Асп-Илей-Глю-Асп-.... 2. Гли-Ала-... 3. Лиз-Ала-Асп-Тре-Глю-Глю-Гли-Сер 4. Лей-Сер-Про-Сер-Глю-Гли 5. Лей-Вал-Гли-Вал-Асп-Гис-Сер 6. Лиз-Вал-Про-Глю 7. Арг-Гис 8. Лиз-Прол 9. Ала-Гли 10. Ала-Ала-Ала-Ала 11. Глюн-Арг 12. Про-Фал 13. Про-Гли 14. Сер-Гли-Арг 15. Арг-Глю 16. Асп-Про 17. Про-Ала 18. Илей-Арг-Арг-Арг 19. Сер-Асп-Асп 20. Аспн-Гли-Сер 21. Тир-Ала	29 20 8 6 7 5 2 2 2 4 2 2 2 3 2 2 2 4 3 3 2

O -Н₂О

С Н₃ СНС + Н ₂ NCH₂COOH

OH

Глицин О

NH₂

CH₃CHСNHCH₂COOH

Аланин

NH₂

Аланилглицин Пептидная связь

Общее содержание азотистых веществ в вине:

А минокислоты ~30% Пептиды ~60%

Белки и другие азотистые вещества

Значение пептидов

Роль пептидов мало исследована. Считается, что они придают вкус вину, являются источником аминокислот при гидролизе пептидов. Они придают вину различные вкусовые качества и оттенки (например, горький, сладкий привкус и т.д.). Среди пептидов есть вещества, которые регулируют кровяное давление. По данным зарубежных ученых, многие пептиды являются хранителями человеческой памяти. Но существуют и пептиды-яды.

Исследование пептидов - сложная задача. При их исследовании используют секвенаторы - приборы, осуществляющие постепенное расщепление белка на аминокислоты и определение этих аминокислот.

3.3. Белки

Б ЕЛКИ

Простые Сложные

(протеины) (протеиды)

В составе только Наряду с полипептидной

полипептидная цепь цепью есть и др. соединения

С ложные

Гликопротеиды Фосфопротеиды Липопротеиды Нуклеопротеиды Металлопротеиды

Исследованию белков посвящено много научных работ. Существуют различные теории - простые или сложные белки содержатся в винограде и вине.

Наибольшее значение придается гликопротеидам и липопротеидам. В виноградном соке белка ~ 100300 мг/л, а в вине их концентрация составляет ~20 мг/л. Частично белки удаляются из сока с фенольными веществами, выпадая в осадок, образуя белково-танатные комплексы. Но основная часть белков удалятся вследствие адсорбции белков дрожжами. Белки адсорбируются дрожжевыми клетками и тут же, под воздействием гидролитических ферментов, гидролизуются до аминокислот, которых дрожжи используют для питания. Благодаря этому явлению обеспечивается инактивация фермента полифенолоксидазы (ПФО), который катализирует потемнение виноградного сока.

Значение белков

Все ферменты являются белками. Наибольшее значение имеют окислительно-восстановительные ферменты (оксидоредуктазы) и гидролитические ферменты (гидролазы), которые присутствуют в винограде и вине.

Отрицательная роль белков заключается в том, что они вызывают белковые помутнения. Особенно большое значение белковые помутнения имеют в местах, где почвы богаты азотистыми веществами (северные районы). Для предотвращения помутнений в виноделии используют оклеивающие вещества, танизацию (добавление танина) и обработку бентонитом. Также используют тепловую обработку и обработку холодом, что способствует удалению белковых веществ.

Для исследования белков используется метод электрофореза в полиакриламидном геле для выделения фракций, вызывающих помутнение.

3.4. Амиды

К амидам относится производные глютоаминовой кислоты - глютамин и аспарагиновой кислоты - аспарагин (один из гидроксилов в карбоксильной группе замещен на амидную группу -NH₂). В винограде эти амиды играют роль запасных питательных веществ (запас аммиака).

В виноделии из амидов важное значение придается ацетамиду:

СН₃С=О

NH₂

Ацетамид

Считается, что это вещество вызывает МЫШИНЫЙ ПРИВКУС в вине. Обычно этим страдают белые столовые вина.

3.5. Амины

Образуются при декарбоксилировании аминокислот.

-СО₂

СН₃СНCOOH CH₃CH₂NH₂

NH₂ этиламин

аланин

Оказывают отрицательное влияние на организм человека.

-СО₂

Тирозин Тирамин

-СО₂

Г истидин Гистамин

Образующиеся при данных реакциях амины вредны для здоровья человека.

Образуются в основном при бактериальных воздействиях; при наличии фермента декарбоксилазы и большого количества бактерий в вине накапливается большое количество аминов ( в США установлены ограничения на содержание аминов).

Меланоидины (сахароамины)

[См. II часть “Химии вина”].

Нуклеотиды (нуклеиновые кислоты)

Данная группа веществ мало исследована. Считается, что вино обогащается нуклеотидами при выдержке на дрожжах, но концентрация нуклеотидов незначительна и существенного влияния эта группа веществ не оказывает.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1) В каких формах содержатся азотистые основания в винограде и в вине?

2) Какие вещества используются дрожжевыми клетками при брожении?

3) Классификация аминокислот.

4) Какова роль аминокислот в виноделии?

5) Значение и классификация белков.

6) Технологическое значение азотистых веществ.

Тесты по теме:

1. Основные аминокислоты вина - это:

А) Пролин; Б) Треонин; В) Аргинин; Г) Глютаминовая кислота.

2. "Мышиный тон" в вине вызывает:

А) Ацетоин; Б) Ацетальдегид; В) Ацетамид.

3. К неорганическим азотистым веществам относятся:

А) Амины; Б) Амиды; В) Нитраты; Г) Пептиды.

4. При взаимодействии аминокислот и сахаров при тепловой обработке получаются:

А) Альдегиды; Б) Меркаптаны; В) Меланоидины; Г) Эфиры.

5. Белки делятся на:

А) Протеины; Б) Пептиды; В) Протеиды; Г) Нуклеотиды.