Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия отрасли. Учебное пособие
.pdf
Присутствие СО2 в вине обуславливает некоторую остроту во
вкусе, а также игристые и пенистые свойства игристых вин.
H2SO3 или сернистая кислота обладает антисептическим, антиоксидантными свойствами, благоприятно влияющими на качество вин.
В виноделии H2SO3 получают из сернистого ангидрида, поэтому
еѐ зачастую называют «сернистый газ», «сернистый ангидрид», «SO2»;
выражают количество сернистой кислоты в мг SO2 на 1 л. сусла или
вина. SO2 растворима в воде и зависит от pH и t0. В сусле и вине H2SO3
находится в «свободной форме»:
SO2+H2O↔H2SO3↔HSO3→SO
3
и «связанной форме» – с ацетальальдегидом, с сахарами, высшими
альдегидами, кетокислотами, фенольными, азотистыми веществами.
Сумма «свободной и связанной» H2SO3 называется «общей» H2SO3.
Альдегидосернистая кислота:
характерна для сухих вин и бродящих сусел.
При выдержке вина происходит распад альдегидосернистого соединения и освобождается свободный ацетальдегид, который вступает
в реакцию с другими компонентами вина, например с красящими веществами.
Соединения SO2 с сахарами характерны для сусел, десертных и
полусладких вин. Из сахаров прочные соединения с сернистой кислотой образует арабиноза, глюкоза. Связывание происходит медленно.
Соединения SO2 с другими компонентами. SO2 довольно легко
соединяется с белками, серосодержащими аминокислотами, антоцианами, с пектиновыми веществами, камедями, глюкуроновой и галактуроновой кислотой, кетокислотами.
В настоящее время установлено, что антимикробным действием
обладают свободные формы H2SO3. Сухой сернистый газ SO2 обладает
тоже антисептическим действием.
Антимикробное действие недиссоциированной H2SO3 велико.
Развитие дрожжей задерживается при содержании еѐ в среде около
10 мг/л, т.е. антисептическое действие H2SO3 выше, чем у других кислот.
В зависимости от состояния дрожжей и наличия питательных
веществ в среде сопротивляемость их токсическому действию SO2 различная. Голодающие дрожжи в среде, лишѐнной питательных веществ,
погибают быстрее и при более низкой t0. Наиболее устойчивы дрожжи
11
в стадии почкования и брожения, поэтому сульфитация во время брожения мало эффективна.
H2SO3 обладает антиокислительным действием. В вине часть
растворѐнного кислорода используется для еѐ окисления в серную кислоту. Окисление сернистой кислоты в серную катализируется металлами и некоторыми другими компонентами вина (например, аскорбиновой кислотой).
H2SO3 понижает ОВ-потенциал вина, ингибирует действие оксидаз и предохраняет вина от появления железного касса.
При добавлении в сусло или мезгу H2SO3 повышает кислотность,
интенсифицирует извлечение красящих веществ из кожицы винограда,
разрушает некоторые ингибиторы брожения. H2SO3 способна связывать
альдегиды и обеспечивать тем самым низкое их содержание в винах.
2.2. Технологическое значение минеральных веществ
Минеральные вещества играют важную роль в развитии виноградного растения и в процессах, происходящих при изготовлении вина.
Они входят в простетические группы ферментов, содержатся в
витаминах, образуют комплексы с другими органическими соединениями. Медь, железо содержатся в пероксидазе, каталазе, цитохромоксидазе; Со – входит в состав витамина В12; Mg – в состав хлорофилла;
Mn, Zn – декарбоксилазе щавелевоуксусной кислоты.
Некоторые микроэлементы используют для корневой либо внекорневой подкормки виноградников. Они улучшают обмен веществ
растений.
Участвуют в процессах изготовления вин . Так, наличие минеральных веществ в сусле необходимо для развития дрожжей.
Участвуют в ОВР при созревании вин – железо, медь. Однако
избыток металлов может вызвать помутнение вин.
Железо в окислѐнной форме с фенольными веществами вин образует труднорастворимые танаты чѐрного цвета, которые вызывают
помутнения («чѐрный касс»).
Свободное железо при взаимодействии с H3PO4 в белых винах
образует труднорастворимое соединение белого цвета – «белый касс».
Медь в присутствии сернистой кислоты и белковых веществ образует труднорастворимый коричневый осадок («медный касс»).
Олово, алюминий в белых винах вызывают помутнения и появляется белый осадок.
Для предотвращения помутнений в вино добавляют лимонную
кислоту.
12
Сернистый ангидрид используют при отстаивании сусла, для
прекращения брожения при производстве полусладких вин, при переливках и розливе вин для предотвращения излишней окисленности и
микробиальных заболеваний.
Сернистый ангидрид токсичен для человека, т.к. всасываясь в
кровь подавляет некоторые ферменты. Поэтому при производстве полусладких вин стремятся ограничить его применение.
Международная организация виноградарства и виноделия в
настоящее время установила пределы общего содержания SO2 в винах:
Для вин, содержащих меньше 4 г/л сахаров, для красных и розовых вин, 200 мг/л, для белых вин – 250 мг/л;
Для вин, содержащих сахаров больше 4 г/л – 300 мг/л.
Контрольные вопросы:
1. Какие органические формы минеральных веществ присут-
ствуют в винограде и вине?
2. Какие неорганические формы минеральных веществ присут-
ствуют в винограде и вине?
3. Как изменяется содержание минеральных веществ при вы-
держке вина?
4. Что такое танаты?
5. Для каких вин характерно присутствие альдегидосернистой
кислоты? Что с ней происходит при выдержке вина?
6. Какое минеральное вещество обладает антимикробным и ан-
тиоксидантным действием?
7. Каково технологическое значение минеральных веществ?
3. УГЛЕВОДЫ
3.1. Механический состав грозди винограда
3.2. Химический состав грозди винограда
3.3. Технологическое значение углеводов
3.1. Механический состав грозди винограда
Химический состав винограда вина включает соединения, представляющие разные классы – углеводы, органические кислоты, фенольные, азотистые, минеральные вещества, витамины, ферменты,
альдегиды и кетоны, ацетали, сложные эфиры, воски и масла.
В виноградной грозди – ягоде и гребнях эти соединения распределены неравномерно. Например, сахара распределены в соке ягоды;
13
фенольные соединения – в кожице винограда, гребнях и семенах; ароматические соединения – в кожице.
В процессе переработки винограда они переходят в вино, претерпевают сложные превращения и служат источником образования
новых соединений. Эти превращения зависят от технологии, поэтому
разные типы вин, полученные из одного сорта винограда, будут различаться по химическому составу.
В зависимости от того, какой тип вина хотят получить, виноград
подвергают той или иной переработке.
При получении шампанских виноматериалов прессуют целые
грозди винограда. При этом первые порции сусла содержат незначительные количества дубильных веществ. После перелопачивания мезги
получают разные фракции прессового сусла, которое отличается большим содержанием дубильных веществ, азотистых и зольных, и в
меньшей – содержанием сахара. Для выработки шампанских виноматериалов используют только самотек и сусло первого давления. При
выработке белых столовых и крепленых вин гребни отделяют, а мезгу
подвергают прессованию.
То есть на состав сусла и вина оказывают влияние разные структурные элементы грозди и ягоды (гребни, кожицы, семена).
Главная масса ягоды винограда представляет собой разросшуюся
завязь, которая преобразуется в околоплодник (перикарпий). Мякоть ягоды (мезокарпий) состоит из крупных клеток с тонкими стенками и большими вакуолями, наполненными высокосахаристым клеточным соком.
Прилегающая к стенам часть околоплодника (эндокаприй, сердечко) образована мелкими клетками – мясистая ткань, в которую
включены семена. Каждая ягода содержит от 1 до 3 семени, вместо 4-х,
так как начавшие развиваться семена подвергаются дегенерации.
Снаружи ягода покрыта кожицей, которая предохраняет от высыхания и поражения микроорганизмами.
Виноградная гроздь состоит из гребня (разросшиеся ось соцветия), кожицы, семян и тканей мякоти.
Соотношение между количеством сока и элементами грозди варьирует у разных сортов, что определяет направление использования.
Большое внимание изучению механического состава винограда
уделял Н.Н. Простосердов. Весовые соотношения разных частей грозди и ягоды разнообразны у разных сортов винограда. Они зависят от
степени зрелости и экологических условий произрастания. Более резкие различия в механическом составе наблюдаются при культивировании одного и того же сорта в разных районах возделывания.
14
Механический состав ягод зависит от величины ягоды и от положения ее на кусте.
При перезревании кожица ягоды начинает отмирать; ягода теряет воду, ее объем и вес уменьшаются, и вес грозди в целом, но концентрация сахара возрастает.
В среднем можно принять, что:
1) гребни – составляют 3,5% от веса грозди (колеблется 1-8,5%)
2) ягоды – 96,5% (колеб. 91,5-99%)
3) кожица – 8% (колеб. 0,9-38,6%) – от веса ягоды
4) семена – 3,6%от веса ягоды (колеб. 0,9-10,8%)
5)мякоть – 88,4% от веса ягоды (колеб. 71,1-95,5%)
При оценке винограда нужно учитывать: прочность прикрепления ягод к плодоножкам, прочность на разрыв кожицы ягоды, прочность на раздавливание ягод. Эти свойства связаны с сопротивляемостью винограда на кусте в отношении неблагоприятных метеорологических факторов, грибных болезней и вредителей, а также с пригодностью для хранения и транспортабельностью.
3.2. Химический состав грозди винограда
Синтез углеводов происходит в листьях, синтез органических
кислот в корнях и листьях. Даже стебли и побеги участвуют в обмене
веществ виноградного куста.
Состав грозди винограда (без сока).
Химический состав гребней, кожицы, семян винограда важен
для виноделия, так как при получении сусла и при брожении на мезге
некоторые вещества экстрагируются и переходят в сусло или вино.
В гребнях содержатся лейкоантоцианы, которые переходят в вино при брожении на гребнях.
Средний состав семян винограда (в %):
1) вода – 25-45% 6) минеральные вещества – 2-4%
2) углеводы – 34-36% 7) жирные кислоты – 1%
3) жиры – 13-20% 8) ванилин – 1,21%
4) таниды – 4-6% 9) альдегиды – 0,62-1,38%
5) азотистые в-ва – 4-6,5%
В состав кожицы виноградной ягоды, кроме клетчатки, входят
азотистые, дубильные вещества, пигменты (антоцианы, хлорофилл,
ксантофилл, каротиноиды), минеральные вещества и органические
кислоты.
Химический состав мякоти ягоды винограда составляет 75-85%
веса ягоды и состоит из сока, целлюлозы 0,5% от ее веса.
15
Главной составной частью виноградной грозди и ягоды является
сок или сусло. В зависимости от технологии его получения выходы и
химический состав сусла меняются.
Колебания в выходе сусла – от 65 до 85л. на 100кг винограда, в
среднем 75л. Из них на сусло – самотек 60%, на сусло первого прессования – 30%. Выжимка на 50% состоит из кожицы ягод и на 25% из
семян и гребней.
Выжимка содержит: 66-70% воды; в сухом ее веществе находится: клетчатки – 13,5-28,0%; безазотистых веществ – 41,2-58,2%; протеинов – 11,2-13,7%; жиров – 7,9-11,8%; золы – 4,8-9,8%.
Состав сока винограда:
Углеводы виноградного сусла представлены D-глюкозой, Dфруктозой, α-арабиноза, α-рамноза, D-ксилоза, крахмал в зрелых ягодах не обнаружен.
Глюкоза: в растворах молекулы глюкозы находятся в виде таутомерных циклических форм. D С6Н12О6 – сильный восстановитель.
Нагревание глюкозы приводит к потере трех молекул воды и образуется оксиметилфурфурол – маслянистая жидкость с запахом перезревших яблок, которая разлагается на левулиновую и муравьиную кислоты. Небольшое количество оксиметилфурфурола находится в десертных винах, приготовленных с применением концентратов или подвергающимся сильной термической обработке.
Фруктоза – в воде растворяется с образованием густого сиропа,
хорошо растворима в горячем спирте, в абсолютном спирте – незначительно. Фруктоза самый сладкий углевод.
В самом начале созревания ягоды винограда общее количество
моносахаров составляет около 1% и представлено в основном глюкозой. Они расходуются на рост и питание. После того, как ягода сформировалась, происходит налив ягоды, увеличивается рост фруктозы.
Для выработки сухих вин количественные соотношения глюкозы и
фруктозы в сусле не имеют значения, так как весь сахар превращается в
спирт. При приготовлении сладких вин подбирают сорта винограда, в которых на стадии технической зрелости преобладает фруктоза.
При перезревании, увяливании и заизюмливании винограда соотношение глюкозы и фруктозы увеличивается в сторону увеличения
количества глюкозы.
В разных частях ягоды винограда количество сахаров неодинаково. Если ягоду разделить на три зоны, то наибольшее количество
сахара будет в соре промежуточной (между кожицей и семенами),
наименьшее – в центральной (около семени), мало – в поверхностной
(около кожицы). Наивысшая кислотность – сок в центральной зоне
ягоды, наименьшая – сок в кожице; наибольшее количество дубильных
веществ – в соке кожицы, наименьшее – в соке мякоти.
16
Сахароза (С12Н22О11) – в водных растворах сахароза обладает
правым вращением плоскости поляризации. Во время нагревания сахарозы t= 190-200 0С, происходит ее дегидратация с образованием разных полимерных продуктов – карамелей, органических кислот и других малоизученных соединений. Эти продукты, под названием коллера
используются в коньячном производстве для придания окраски коньякам. Цвет коллеру придают образующиеся гуминовые кислоты.
При нагревании с кислотами или под действием фермента
β-фруктофуранозидазы сахара гидролизуются, образуя смесь равных
количеств глюкозы и фруктозы, называемую инвертным сахаром.
В бродящем сусле, где β-фруктофуранозидаза активна, гидролиз
происходит быстро.
В вине инверсия сахарозы происходит медленнее, чем в сусле,
так как спирт оказывает тормозящее действие на инверсию сахарозы.
Мальтоза (солодовый сахар) образуется при расщеплении крахмала при действии амилаз. Состоит из 2х молекул α - D-глюкозы.
Сбраживается дрожжами. При кислотном или ферментативном гидролизе образует две молекулы D – глюкозы. Найдена мальтоза в винограде и вине в небольшом количестве.
Мелибиоза – входит в состав раффинозы. Состоит из глюкозы и
галактозы в пиранозных формах. Сбраживается дрожжами низового
брожения. В винограде и вине содержится мало.
Рафиноза (мелитриоза) содержится в небольших количествах в
винограде. Это трисахарид, состоящий из остатков α - D-глюкозы,
α - D-галактозы и β - D-фруктозы. При гидролизе рафиноза расщепляется до фруктозы и мелибиозы, либо галактозы и сахарозы, при кислотном гидролизе до моноз. Рафиноза не восстанавливает фелингову
жидкость и не имеет сладкого вкуса.
17
Полисахариды II порядка
Полисахариды II порядка – высокомолекулярные вещества, содержащие от нескольких десятков до многих тысяч остатков моносахаридов. В воде они либо растворяются, либо образуют коллоидные
растворы.
В винограде и вине обнаружены пентозаны, крахмал, гликоген,
целлюлоза, пектиновые вещества, камеди, декстраны.
Пентозаны (С5Н8О4)n входят в состав гемицеллюлоз. Легко гидролизуются минеральными кислотами с образованием пентоз. При растворении в воде дают коллоидные растворы, из которых они осаждаются спиртом.
Из пентозанов в вине преобладают арабаны и ксиланы, образующиеся при гидролизе α-арабинозы и D-ксилозы. Их соотношение 3:1.
α – АРАБИНОЗА D – КСИЛОЗА
Это обусловлено тем, что арабаны хорошо растворимы в воде, а
ксиланы плохо, и поэтому они хуже извлекаются суслом и вином из
клеточных оболочек и других твердых частей винограда.
В винограде нормальной зрелости содержание пентозанов колеблется в пределах от 0,41-0,48%, в заизюмленом 0,51-1,57%. В соке
виноградной ягоды пентозанов почти нет. Они содержатся в клеточных
оболочках виноградной ягоды и гребнях. В гребнях 1,05-2,79%, в кожице 1,08-1,57%, в семенах 3,87-4,54%.
При настаивании на мезге, брожении с мезгой и гребнями, пентозаны из твердых частей грозди переходят в сусло или вино, где их
содержание может достигнуть до 2 г/л.
В обычных винах пентозанов меньше чем в сусле, так как они
выпадают в осадок и повергаются ферментативному гидролизу.
Крахмал (C6H10O5) – обнаружен в листьях, плодоножках и гребнях, в зеленых ягодах.
18
Гликоген (С6Н10О5)n – животный крахмал. Содержится в тканях
тела человека и животных, в грибах, дрожжах. Источником гликогена в
вине являются винные дрожжи. В виноградной ягоде не обнаружен. По
строению схож с амилопектином и отличается ветвистостью, боковые
ветви отходят чаще. При кипячении с кислотами гликоген образует α D-глюкозу. С йодом растворы гликогена дают окрашивание от винокрасного до красно-бурого.
Целлюлоза (С6Н10О5)n – главная масса клеточных стенок растений, в частности виноградной лозы. Присутствует сама по себе либо с
лигнином. Скопление их образует древесину.
Пектиновые вещества – гелеобразные аморфные вещества, входящие в состав первичных клеточных стенок и соединительных пластинок. Они окружают микрофибриллы целлюлозы и, благодаря своей
19
гибкости, обеспечивают растяжение клеточных стенок. Пектины
участвуют в регулировании водного режима тканей растений в связи
со способностью удерживать воду. Состав пектинов: D-галактоза, αрамноза, α-арабиноза, D-ксилоза, D-галактуроновая кислота.
По физико-химическим свойствам пектины разделяются на
фракций. В основе деления лежит разная растворимость фракций и
степень метоксилирования полигалактуроновой кислоты.
Согласно классификации, пектиновые вещества включают: протопектин, пектин, пектиновую кислоту и ее соли (пектинаты), пектовую кислоту и ее соли (пектаты).
Протопектин состоит из полигалактуроновых кислот, связанных
с крахмалом, целлюлозой, галактозой, арабинозой. Входит в состав
клеточных стенок и срединных пластинок молодых тканей. При кислотном или ферментативном гидролизе протопектин переходит в растворимый пектин. Основой молекулы растворимого пектина является
полигалактуроновая кислота. Она состоит из остатков
D-галактуроновой кислоты. Установлено, что в состав пектина входят
еще сахар, ксилозы и рамнозы.
Пектин обладает свойствами лиофильного коллоида. Он переходит
в гель только если есть сахара и кислоты либо поливалентные металлы.
Пектиновые растворы обладают вязкостью, причем при увеличении концентрации пектина вязкость возрастает.
В винограде и винах содержатся все группы пектиновых веществ. В сусле пектина 50%, пектиновой кислоты 30%, пектовой кислоты 20%. Протопектин содержится во всех частях винограда, за исключением сока. По мере созревания винограда протопектин переходит в растворимый пектин и ягода размягчается.
Содержание пектиновых веществ в винограде зависит от сорта,
степени зрелости и колеблется от 0,5-2 г/л. В мускатных сортах 3-4 г/л.
В красном винограде выше, чем в белом.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]