Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия отрасли. Учебное пособие
.pdf
Выбраживание сусла при более низких температурах от 5 до 12°
С, а также температуре выше 20°С сопровождается повышением концентраций азотистых веществ в вине. Это обусловлено тем, что при
низких температурах брожения в связи с неблагоприятными условиями
среды не происходит накопления значительных количеств биомассы
дрожжей (как например, при температуре выше 20°С). Поэтому расход
азотистых веществ сусла здесь меньше и, следовательно, больше их
переходит в вино. Во втором случае (брожение при температуре выше
20°С) содержание азотистых веществ в вине повышается вследствие
частичного автолиза дрожжей к концу брожения, т.е. происходит компенсация азота, ранее потребленного дрожжами из сусла.
Сбраживание сусла в условиях аэрирования среды вызывает более резкое снижение количества азотистых веществ при всех рассмотренных температурных режимах.
Фенольные соединения в процессе брожения претерпевают также значительные изменения. В начале и конце брожения, когда в русле
и вине имеется кислород, происходит интенсивное окисление фенольных веществ и выделение их в осадок. Содержание антоцианов при
этом может уменьшаться до 40% к исходному количеству в сусле. Во
время брожения наблюдается восстановление хинонов, которое происходит за счет глютатиона, выступающего в роли переносчика водорода. Пока имеются хиноны, глютатион в сусле находится в окисленной
форме и лишь после полного их восстановления можно обнаружить
восстановленную форму глютатиона.
Фенольные соединения взаимодействуют с белками вина, образуя
танаты. Последние легко выделяются в осадок. При брожении наблюдается частичное связывание фенольными соединениями образующегося уксусного альдегида. В результате в сухих винах накапливается некоторое
количество глицерина, а в кахетинских, сбраживаемых на мезге, довольно
значительное – до 10 г/л. Считают (С.В. Дурмишидзе), что при брожении
на мезге катехины проникают внутрь дрожжевой клетки и связывают уксусный альдегид, направляя тем самым брожение по глицеропировиноградному циклу. Фенольные соединения при содержании их в сусле в
больших количествах (больше 5 г/л) способны задерживать размножение
дрожжей и тем самым тормозить брожение.
В процессе брожения происходит превращение кислот, содержавшихся в винограде, а также кислот, вновь образовавшихся при брожении.
Эти превращения могут быть окислительного характера, поскольку винные дрожжи способны энергично окислять органические кислоты (уксусную, янтарную, яблочную, лимонную), а также проходить по циклу ди- и
трикарбоксильных кислот. Установлено, что количество летучих кислот,
91
образующихся в процессе брожения, зависит от условий брожения и в
среднем может составлять при брожении в аэробных условиях – 0,5 г/л, а
в отсутствии кислорода – 0,7 г/л. Причину меньшего образования летучих
кислот при брожении в аэробных условиях А.К. Родопуло объясняет
окислением уксусной кислоты в присутствии кислорода в ацетил-КоА по
циклу ди- и трикарбоксильных кислот.
В процессе брожения в осадок выделяются главные образом кальциевые и кислые калиевые соли органических кислот (винной, щавелевой)
в результате уменьшения их растворимости в связи с образованием спирта. Характер изменения титруемой кислотности в целом определяется ее
первоначальной величиной в сусле. Так, в сусле с высоким содержанием
кислот она снижается и повышается в низкокислотном сусле.
Исследования, проведенные А.К. Родопуло, показали, что активность окислительных ферментов в процессе брожения снижается, причем на 5 день наступает полная их инактивация. При этом было установлено, что до 20% о-дифенолоксидазы адсорбируется дрожжами, остальные 80% инактивируются при брожении. Эти данные свидетельствуют о
том, что окислительные ферментативные процессы в сусле проходят
лишь с момента получения сусла и до наступления интенсивного брожения. На инактивирование о-дифенолоксидазы не влияют продукты брожения (спирт, уксусный альдегид и др.). Заметное торможение активности о-дифенолоксидазы наступает, однако, при появлении в сусле цистеина и глютатиона, образующихся в процессе жизнедеятельности
дрожжей. Это, по мнению А.К. Родопуло, можно объяснить связыванием глютатионом и цистеином тяжелых металлов, входящих в состав
фермента, что и вызывает инактивирование о-дифенолоксидазы.
В стадии голодания дрожжи выделяют в субстрат некоторые
ферменты (протеиназы, β-фруктофуранозидазу). Имеются данные, что
β-фруктофуранозидазу способны выделять и здоровые жизнедеятельные дрожжевые клетки.
Обогащение вина ферментами дрожжей считается положительным явлением и в практике виноделия с этой целью специально оставляют вино после брожения на дрожжевой гуще для удлинения контакта его с дрожжами.
Характер изменения содержания витаминов в сусле при брожении определяется расой дрожжей и условиями проведения брожения. В
первый период брожения наблюдается поглощение дрожжами большинства витаминов, в дальнейшем вследствие автолиза дрожжей происходит обратный переход их в вино. Содержание мио-инозита при
этом практически мало изменяется. Дрожжи способны синтезировать
витамин В12 и он найден в винах.
92
Есть данные о синтезе в первой фазе брожения также п-
аминобензойной кислоты и холина.
Изменения химического состава сусла в процессе брожения приводят к изменению его физико-химических и теплофизических характери-
стик. Так, снижается плотность вин, уменьшается вязкость, поверхностное
натяжение, увеличивается теплопроводность и теплоемкость.
Из физических явлений важное технологическое значение имеет
удаление летучих веществ (эфирных масел) образующимся углекислым газом, что обедняет вино ароматическими веществами. Поэтому в
практике делаются попытки улавливания этих веществ при помощи
специальных устройств (ловушек).
Изменение ОВ-потенциала и содержания О2 характеризуется быстрым уменьшением количества растворенного кислорода, первоначальное
содержание которого в сусле в зависимости от способа его получения может составлять от 3,9 мг/л (в сусле для шампанских виноматериалов) до
6,5 мг/л. В этот период дрожжи интенсивно размножаются и потребляют
кислород, в результате чего ОВ-потенциал снижается.
В период бурного брожения кислород полностью потребляется
дрожжами и значение Eh достигает минимума (снижается от 355385 мВ до 100 мВ).
В заключительный период брожения вследствие диффузии кислорода воздуха и прекращения выделения СО2 окислительновосстановительный потенциал вновь медленно начинает повышаться.
При брожении сусла в герметически закрытых резервуарах снижение ОВ-потенциала происходит более заметно и уровень его в конце
брожения может достигнуть 60-70 мВ.
В сульфитированном сусле снижение ОВ-потенциала происходит более интенсивно, чем в несульфитированном в связи с наличием
ОВ-системы SO"3 ↔ SО"4.
Контрольные вопросы:
1. Назвать основную технологическую задачу первой стадии об-
разования вина.
2. От чего зависит количество веществ, переходящих в сок при
дроблении винограда?
3. Каким способом можно ускорить процесс диффузии в сусло
веществ из винограда?
4. В чем заключается разница между первичным и вторичным
окислительно-восстановительным процессом?
5. Отчего зависит интенсивность окислительно-восстановительного
процесса в сусле при его восстановлении?
93
6. Какую роль играют пектинолетические ферменты в началь-
ный период образования вина?
7. Как осуществляются ферментативные процессы на первой
стадии образования вина?
8. Как осуществляется первая фаза брожения углеводов?
9. Описать реакции превращения фосфоглицеринового альдегида.
10. Каким изменениям при спиртовом брожении подвергается
пировиноградная кислота?
11. Какие вещества относятся к числу вторичных продуктов
брожения?
12. Объяснить механизм «глицеропировиноградного» брожения.
13. Как осуществляется и что образуется при брожении из ук-
сусного альдегида?
14. Объяснить образование молочной кислоты при аэробном и
анаэробном брожении.
15. От чего зависит процесс образования высших спиртов при
брожении?
16. От чего зависит соотношение между вторичными продукта-
ми брожения? Указать отношение расы дрожей.
17. Как температура влияет на выход вторичных продуктов
брожения?
18. Какие изменения претерпевают азотистые и фенольные ве-
щества в результате брожения?
19. Каким превращениям подвергаются витамины, органические
кислоты и их соли при брожении?
20. Что происходит при физико-химическом и теплофизическом
процессах в процессе брожения вина?
12. ФОРМИРОВАНИЕ ВИНА
12.1. Автолитические процессы формирования вина
12.2. Яблочно-молочнокислое брожение
12.1. Автолитические процессы формирования вина
Стадия формирования вина включает период от конца брожения
и до первой переливки, момента осветления вина. На этой стадии продолжаются автолитические процессы, начавшиеся в конце брожения
сусла, что приводит к обогащению вина продуктами распада дрожжей.
Помимо азотистых веществ в вино переходят также витамины и некоторые ферменты (протеиназы, β-фруктофуранозидазы, эстеразы).
94
В ряде случаев контакт молодого вина с дрожжами стремятся
продлить. При этом очень важно, чтобы выдержка вина протекала при
температуре не выше 12°С и рН не более 3,0. Такой прием, предложенный А.М. Фроловым-Багреевым, нашел применение в шампанском
производстве для приготовления «лизатных» (обогащенных продуктами распада дрожжей) виноматериалов, широко использующихся при
приготовлении шампанского периодическим резервуарным методом.
Причина повышения качества лизатных виноматериалов пока не
выяснена. Считают, что наиболее важное значение здесь имеет обогащение вина аминокислотами, ферментами, витаминами, а также положительное влияние органических ОВ-систем, содержащихся в продуктах автолиза дрожжей.
Так, Пукс и сотрудники наблюдали закономерное увеличение
содержания большинства аминокислот при 3-месячной выдержке вина
на дрожжах (табл. 4).
Некоторые исследователи (В.И. Нилов и сотрудники) считают,
что в определенных условиях аминокислоты могут быть источником
образования в аэрированной среде ряда продуктов – альдегидов, и в особенности аммиака, способных придавать нежелательный «окисленный
тон» винам. В связи с этим они рекомендуют применять вместо лизатных виноматериалов специальные ферментные концентраты, получаемые настаиванием вина на осадочных винных дрожжах при температуре
0-10◦С. При таких условиях, по данным В.И. Нилова и
Е.Н. Датунашвили, дрожжи выделяют в среду ферменты, но заметного
обогащения ее растворимыми азотистыми веществами не происходит.
Ферментные концентраты рекомендуется вносить в вино в количестве 12%. Однако широкого практического применения они пока не получили.
12.2. Яблочно-молочнокислое брожение
В период формирования вин наблюдаются дальнейшие количественные и качественные изменения органических кислот. С технологической точки зрения большое значение в этот период приобретает
яблочно-молочнокислое брожение.
Яблочно-молочнокислое брожение проявляется в исчезновении
яблочной кислоты и появлением молочной (с выходом около 60%).
Оно сопровождается выделением углекислоты и образованием небольших количеств пировиноградной кислоты, диацетила, ацетоина и
2,3-бутиленгликоля.
Яблочно-молочнокислое брожение вызывается молочнокислыми
бактериями Lactobacillus, Leuconostoc, или Pediococcus.
95
Таблица 4
Аминокислоты
сусло
Молодое
вино
Изменение содержания ами-
нокислот
(в мг/л) в вине в процессе
выдержки
его на дрожжах, месяцы
1 2 3
Аланин
-
3,8
9,1
18,2
20,4
Аргинин
114,0
2,3
3,5
5,7
6,7
Аспарагиновая кислота
7,6
4,0
10,0
23,0
26,0
Валин
17,0
4,8
9,7
19,8
21,0
Глютаминовая кислота
60,0
21,0
46,0
93,0
59,0
Глицин
7,1
10,4
18,4
26,0
28,3
Гистидин
12,8
2,5
5,4
9,7
8,7
Изолейцин
8,8
5,4
10,6
19,3
22,6
Лейцин
14,0
8,1
13,5
29,0
32,0
Лизин
4,4
4,7
10,0
24,0
29,3
Метионин
0,7
1,5
3,8
8,6
9,2
Фенилаланин
28,0
4,3
10,1
22,4
26,7
Пролин
216,0
180,0
176,0
216,0
214,0
Серин
43,0
33,0
42,0
57,0
60,0
Треонин
-
2,3
5,4
11,2
13,9
Тирозин
7,5
4,3
9,5
17,1
18,8
Триптофан
3,9
2,5
4,0
6,4
7,6
рогеназамалатдегидНАД ,
лазадекарбо кси
дро гена залактатдегиННАД ,2
Механизм процесса яблочно-молочнокислого брожения не установлен окончательно. Имеются три точки зрения по этому вопросу.
По одной из них вначале образуется щавелевоуксусная кислота.
Затем в результате ее декарбоксилирования появляется пировиноградная кислота, которая восстанавливается затем в молочную.
СООН – СН2 – СНОН- СООН
СООН – СН2 – СО – СООН
Яблочная кислота Щавелеуксусная кислота
СН3 – СО - СООН
СН3 – СНОН – СООН
– СО2 Пировиноградная кислота +2Н Молочная кислота
Предполагают, что яблочная кислота может также сразу превращаться под действием малатдегидрогеназы и в присутствии ионов
Mn+2 в пировиноградную, которая затем восстанавливается в молочную кислоту.
96
СООН – СН2 – СНОН – СООН
рогеназамалатдегидMnНАД ,,
2
дро геназалактатдегиННАД ,
2
НАД
тааднаякислопировиногр
Яблочная кислота - СО2, - 2Н
СН3 – СО - СООН
СН3 – СНОН – СООН
Пировиноградная +2Н Молочная кислота
кислота
В последнее время была выдвинута третья точка зрения, которая
является, по-видимому, наиболее вероятной (Р. Кюнке).
Согласно этой теории молочная кислота образуется непосредственно декарбоксилированием яблочной:
L – яблочная кислота
+Mn+2
L – молочная кислота + СО
2
Пировиноградная кислота образуется как конечный продукт по
следующей реакции:
L – яблочная кислота + НАД
+ НАД· Н2 + СО
2
Характерным для яблочно-молочнокислого брожения является
также превращение аминокислоты аргинина в орнитин. Так, в одном из
опытов, после 16 недель яблочно-молочнокислого брожения содержание аргинина снизилось от 816 мг/л до нуля, а содержание орнитина
возросло от 23 до 632 мг/л.
В результате яблочно-молочнокислого брожения несколько повышается рН вина, поскольку степень диссоциации молочной кислоты
ниже, чем у яблочной. Одновременно исчезает в винах, богатых яблочной кислотой, резкая «зеленая» кислотность и вкус их становится более
мягким и гармоничным. Поэтому в практике виноделия стремятся стимулировать этот процесс в столовых высококислотных винах. Напротив,
яблочно-молочнокислое брожение нежелательно для вин, изготовляемых в южных районах, с невысокой кислотностью (вин «плоских»).
Молочнокислые бактерии разделяют на гомоферментативные и
гетероферментативные. Первая группа молочнокислых бактерий при
разложении яблочной кислоты образует молочною, вторая – помимо
молочной кислоты способна синтезировать еще ацетоин и диацетил. В
некоторых работах отмечается, что повышенное содержание в винах
диацетила может вызвать ухудшение их вкуса. Поэтому в виноделии,
97
чтобы искусственно вызвать яблочно-молочнокислое брожение, рекомендуется использовать чистую культуру гомоферментативных молочнокислых бактерий.
К концу периода формирования вина в связи с выделением углекислого газа, насыщавшего вино, доступ к нему кислорода воздуха облегчается, вследствие чего окислительные процессы интенсифицируются.
Взвешенные частицы, содержащиеся в вине, а также, образовавшиеся танаты и виннокислые соли выделяются в осадок и вино осветляется.
Контрольные вопросы:
1. Для чего необходимо продлить контакт молодого вина с
дрожжами?
2. Для чего рекомендуется вносить в вино ферментные препараты?
3. В чем проявляется яблочно-молочное брожение? Объяснить
механизм яблочно-молочного брожения.
13. СОЗРЕВАНИЕ, СТАРЕНИЕ И ОТМИРАНИЕ ВИНА
13.1. Окислительно-восстановительные процессы вина
13.2. Превращение отдельных групп составных веществ вина
13.3. Ускорение процессов созревания и старения вина
13.4. Способы улучшения качества вина
13.5. Отмирание (разрушение) вина
Стадии созревания и старения вина охватывают наиболее длительный период в процессе его изготовления. Они включают время
бочковой (резервуарной) и бутылочной выдержки вина.
В стадии созревания, проходящей с доступом кислорода воздуха, вино приобретает стабильность, становится более гармоничным с
более развитым ароматом и вкусом.
В стадии старения, последующей выдержке вина в анаэробных
условиях, происходит дальнейшее улучшение органолептических качеств вина. Аромат и вкус их приобретают особую тонкость, характерную для выдержанных вин. Для выдержки вина устанавливаются определенные сроки, так как излишне длительная выдержка приводит к
постепенному разрушению вина.
Период созревания, старения и отмирания вина характеризуется
сложными физико-химическими процессами, из которых можно выделить следующие: окислительно-восстановительные процессы, этерификация, меланоидинообразование, гидролиз, конденсация и др.
Одними из наиболее важных в технологи винодельческого производства являются ОВР. В эти реакции вовлекаются практически все
98
группы веществ вина – углеводы, фенольные соединения, азотистые
Исходная
концентрация О2
в вине, мг/л
Потребление кислорода (в мг/л) за сутки
при температуре хранения вина, 0С
0 5 10
20
25
2 – 3
-
До 0,06
0,07
0,1
0,1-0,2
3 – 4
0,02-0,04
0,1
0,1-0,2
-
0,2-0,3
4 – 7
0,03-0,08
-
0,1-0,2
0,2
-
10 – 15
0,08
0,1-0,2
0,2-0,3
0,2-0,4
0,4-0,7
17 – 20
0,1-0,2
-
0,2-0,4
0,3-0,5
-
25 – 30
-
0,15-0,4
0,2-0,5
0,6
0,7-1,3
вещества, органические кислоты.
13.1. Окислительно-восстановительные процессы вина
Окислительно-восстановительные процессы, протекающие в винах в период созревания, обусловлены поглощением кислорода, содержащегося в воздухе и поступающего в вино во время технологических операций. Растворимость кислорода в винах зависит от температуры, спиртуозности, содержания экстрактивных веществ. При повышении температуры и экстрактивности вина растворение кислорода в
нем уменьшается, а при возрастании концентрации спирта – увеличивается. В зависимости от этих факторов максимальная растворимость
кислорода в нем может колебаться от 8 до 10 мг/л.
Часть кислорода, поступившего в вино, связывается с веществами вина достаточно прочно и не удаляется из него барботированием
СО2 или N2. Эту часть кислорода условно называют «перекисным кислородом» в связи с предположением, что она находится в вине в виде
перекисных соединений кислорода. Содержание «перекисного кислорода» в винах может достигать 2 мг/л.
При выдержке вина количество кислорода в нем постепенно
снижается, что обусловлено участием его в окислительных реакциях.
Скорость потребления кислорода в вине зависит от температуры
вина, концентрации растворенного в нем кислорода и химического
состава. Она обычно составляет 0,1-0,5 мг/л в сутки. При этом, чем
выше температура и содержание в вине кислорода, тем интенсивнее он
используется.
Потребление О2 вином за сутки, в зависимости от температуры
хранения и концентрации О2 в растворе показано в таблице 5.
Таблица 5
99
На интенсивность поглощения кислорода вином оказывает вли-
Состав смеси
Потребление кислорода
за 7 дней при 150С, мг/л
Без
танина
С 5 г/л танина
Раствор винной кислоты (контроль)
0
0,6
Раствор винной кислоты +20 мг/ л Fe
0
1,3
То же +300 мг/л SO
2
5,2
4,1
Раствор винной кислоты + 300 мг/л
SO
2
0,4
3,6
комплекс
OFe
2
2
комплекс
OFe
2
3
яние содержание в нем фенольных веществ, сернистой кислоты, некоторых органических кислот и ряда металлов.
Влияние SO2, Fe и танина на потребление кислорода раствором
винной кислоты характеризуется данными, приведенными в таблице 6.
Таблица 6
Из данных таблицы видно, что потребление кислорода значительно возрастает при добавлении в раствор винной кислоты, SO2 и танина.
Установлено, что если из вина полностью удалить медь и железо,
то потребление кислорода резко снижается. Однако оно вновь восстанавливается, если добавить эти металлы в обработанное вино. Аналогичное явление наблюдается, если из вина удалить фенольные вещества
и органические кислоты. Это обусловлено тем, что основная часть кислорода в винах расходуется на окисление фенольных веществ, главным
образом катехинов, которые в дальнейшем конденсируются и выпадают
в осадок. Меньшая его часть идет на окисление эфирных масел, органических кислот, азотистых веществ и других соединений. Железо и медь в
этих процессах играют роль катализаторов. Каталитическое влияние
двухвалентного железа на потребление кислорода и окисление ряда
компонентов вин можно представить по аналогии с механизмом действия мета-пирокатехин-катехазы следующим образом:
Fe2+O
При таком взаимодействии происходит активация кислорода и
переход двухвалентного железа в трехвалентное.
В винах, особенно в красных, содержится значительное количество полифенолов, которые легко образуют комплексы с железом.
Металлы, особенно железо, образуют комплексные соли не
только с полифенолами, но и с органическими кислотами. Наиболее
2
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]