Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия отрасли. Учебное пособие
.pdf
2. В винах лишь вещества, обладающие P – витаминным дей-
ствием, представляют интерес для питания человека. В красных винах
при выдержке происходит интенсивное окисление полифенолов (катехинов). В белых винах P – витаминной активностью обладают лейкоантоцианы и флавонолы.
Контрольные вопросы:
1. Какие водорастворимые витамины содержатся в винограде?
2. Какие жирорастворимые витамины содержатся в винограде и
вине?
3. Соединения, обладающие свойствами витамина В6. Их биоло-
гическое значение.
4. Назвать витамин, участвующий в превращениях пировино-
градной кислоты в ацетальдегид и СО2.
5. Какой витамин входит в состав коферментов?
6. Какой витамин обладает редуцирующим свойством? Как это
свойство используют в виноделии?
7. Перечислить технологическое значение витаминов винограда
и вина.
8. ФЕРМЕНТЫ
8.1. Характеристика ферментов
8.2. Оксидоредуктазы
8.3. Гидролазы
8.4. Технологическое значение ферментов
8.1. Характеристика ферментов
В настоящее время известно свыше 1000 ферментов, из них более 100 получено в кристаллической форме. По международной классификации ферменты делятся на 6 классов:
Оксидоредуктазы – окислительно-восстановительные ферменты.
Они катализируют перенос атома водорода и электронов, а также ОВР,
происходящие при дыхании и брожении.
Трансферазы – ферменты переноса целых атомных группировок,
например, остатков H3PO4, моносахаридов, аминокислот, аминных и
метильных групп, от одного соединения к другому.
Гидролазы – катализируют расщепление разных сложных органических соединений на более простые при участии воды.
Лиазы – катализируют реакции негидролитического отщепления
каких-либо групп от субстратов.
51
Изомеразы – ферменты изомеризации, катализирующие превращения органических соединений в их изомеры.
Лигазы – катализируют соединение двух молекул, обусловленное расщеплением пирофосфатной связи в АТФ.
Классы ферментов в свою очередь подразделяются на подклассы
в зависимости от того, на какие соединения действуют ферменты, входящие в их состав. Подклассы подразделяются на более мелкие группы
(подподклассы).
По поводу механизма действия ферментов в настоящее время
нет единой точки зрения. В зависимости от природы фермента, механизм его действия различен.
Для осуществления ферментативной реакции помимо субстрата и
фермента необходим еще кофактор. Некоторые кофакторы являются
сложными органическими соединениями или неорганическими ионами.
Многие ферменты в своѐм строении имеют активный центр. В
клетках ферменты строго локализованы, многие найдены, например, в
митохондриях.
Биосинтез ферментов в клетке происходит постоянно и регулируется так, что фермента образуется столько, сколько его необходимо
для нормального роста клетки.
Условно, ферменты делят на:
Конститутивные – необходимы для жизни клеток и их субстраты всегда присутствуют в клетке.
Индуцируемые – образуются под действием веществ, вводимых
извне.
Активность ферментов зависит от температуры. Оптимальная
температура для большинства ферментов 40-500С, оптимальная pH 5-9
(известны и исключения. Например, пепсин имеет pH=1,5).
Некоторые вещества способны угнетать действие ферментов.
Одни из них, являясь белковыми осадителями (соли свинца, ртути,
вольфрама), действуют на все ферменты; другие (например, H2S, цианиды), действуют избирательно, связываясь с определѐнными химическими группировками в молекуле определѐнного фермента.
Ферментные системы винограда и вина изучались в основном
советскими исследователями – Н.М. Сисакяном, С.В. Дурмишидзе,
А.К. Родопуло. В винограде, дрожжах и молодом вине встречаются
представители всех шести классов ферментов, но наиболее изучены
оксидоредуктазы и гидролазы.
52
8.2. Оксидоредуктазы
Оксидоредуктазы подразделяются на 3 группы:
1. Анаэробные дегидрогеназы;
2. Кислородактивирующие оксидоредуктазы;
3. Пероксидазы.
Анаэробные дегидрогеназы – эти ферменты не могут реагировать непосредственно с кислородом, а передают водород или электрон
другим акцепторам. К анаэробным дегидрогеназам относятся ферменты, дегидрирующие молочную, яблочную, изолимонную кислоты и
другие соединения.
Кислородактивирующие ферменты – способны активировать
молекулярный кислород, разделяются на 2 подгруппы:
1. Электронтрансферирующие оксидоредуктазы – катализируют
восстановление молекулярного кислорода либо в воду, либо в перекись
водорода. Эта группа делится на подгруппы, их отдельные представители – цитохромоксидаза, гликолатоксидаза найдены в вине.
2. Оксигеназы – кислородактивирующие фермаенты. Они делят-
ся на 2 подгруппы:
1. Диоксигеназы – катализируют активацию молекулярного кисло-
рода и прямое внедрение обоих атомов кислорода в окисляемый субстрат.
В+О2→ ВО
2
К ним относятся – пирокатехаза, триптофан-пиролаза, липоксигеназа. Отличие их в том, что их активным центром является железо
или другой Ме.
2. Монооксигеназы – активируют молекулярный кислород и
внедряют лишь один атом кислорода в субстрат. Второй атом кислорода восстанавливается в воду за счѐт двух электронных доноров:
RH+O2+DH2→R – OH+H2O+D.
В качестве активного центра, они могут содержать тяжѐлые Ме,
нуклеотиды. К ним относятся оксидаза α – молочной кислоты, лизиноксидаза и др.
Пероксидазы – ферменты, в которых окислителем являются перекиси:
АООH+KH2 → K+AOH+H2O, где АООН – перекись водорода.
К пероксидазам относится также каталаза.
В винограде из оксидоредуктаз наиболее активны аэробные дегидрогеназы. На некоторых фазах развития винограда весьма активны
пероксидазы и анаэробные дегидрогеназы.
53
В винограде из аэробных дегидрогеназ наибольшей активностью
обладает о-дифенолоксидазная система, которая являясь «конечной»
аэробной дегидрогеназой, реагирует с молекулярным кислородом, образуя хиноны:
ПИРОКАТЕХИН О – ХИНОН
А.К. Родопуло установил, что в винограде наряду с о - дифенолоксидазной системой в роли «конечной» аэробной дегидрогеназы
действуют аскорбинатоксидаза и оксидаза диоксифумаровой кислоты,
которая окисляет диоксифумаровую кислоту в дикетоянтарную:
Диоксифумаровая Дикетоянтарная
кислота кислота
В винограде обнаруживается также гликолатоксидаза, катализирующая превращение гликолевой кислоты в глиоксилевую с образованием H2O2:
HO – CH2 – COOH+ O2→CHO – COOH + H2O2.
В винограде обнаружена пероксидаза и каталаза, которые разрушают перекись водорода. Пероксидаза при этом окисляет другие
органические соединения, а каталаза Н2О и молекулярный кислород.
54
При созревании винограда активность оксидоредуктаз меняется.
В самом начале созревания активна цитохромоксидаза; в дальнейшем
о-дифенолоксидаза; к концу созревания – пероксидаза.
В разных частях виноградной ягоды ферменты локализованы
неодинаково. Наибольшая активность о-дифенолоксидазы наблюдается
в кожице и мякоти.
При обработке сусла бентонитом активность ферментов снижается.
8.3. Гидролазы
В зависимости от того, на какие связи гидролазы действуют, они
разделяются на подклассы:
1. действуют на сложно-эфирные связи (эстеразы).
2. действуют на гликозильные соединения (полигалактуроноза).
3. действуют на пептидные связи (протеолитические ферменты).
В винограде и вине встречаются все представители. Особое
внимание в виноделии уделяется пектинолитическим ферментам.
Пектинолитические ферменты расщепляют пектин:
протопектиназа, действующая на протопектин с образованием
растворимого пектина, арабана и галактана;
пектинэстераза – фермент, гидролизующий в растворимом
пектине сложноэфирные связи с образованием метилового спирта и
пектовой кислоты;
полигалактуроназа, расщепляет связи между остатками галак-
туроновой кислоты по типу реакций гидролаз;
пектат – транс – элиминазы, относящиеся к классу лиаз, обес-
печивающие негидролетический разрыв молекулы пектина.
К концу созревания ягоды винограда размягчаются, т.к. распадается протопектин под действием протопектиназы. При созревании и
раздавливании ягоды увеличивается количество пектинэстеразы, поэтому при настаивании сусла увеличивается количество метанола.
Фенольные вещества винограда оказывают угнетающие действие на пектинолитические ферменты. Поэтому в сусле из винограда
красных сортов активность их меньше, чем из белых. В красных винах
пектиновых веществ больше, чем белых.
В ягодах винограда содержится β-фруктофуранозидаза (инвертаза),
катализирующая расщепление сахарозы на глюкозу и фруктозу. Она активна в дрожжах. Сильная активность β-фруктофуранозидазы наблюдается в зрелом винограде. Обнаружено, что в винограде и в вине имеется:
несколько изоферментов инвертазы; наличие их зависит от
сорта винограда, там, где этот фермент мало активен, содержит мало
сахарозы.
55
карбоксилэстераза – катализирует гидролиз эфиров кар-
боксильных кислот до спирта и свободной кислоты.
кислая фосфатаза, гидролизирующая моноэфир ортофосфор-
ной кислоты на спирт и ортофосфорную кислоту. В вине еѐ активность
обусловлена жизнедеятельностью дрожжей, которые выделяют еѐ в
конце брожения.
протеолитические ферменты, гидролизующие пептидные свя-
зи. Содержатся в сусле. При брожении активность их уменьшается, а
затем резко возрастает за счѐт выделения их из дрожжей.
8.4. Технологическое значение ферментов
Ферменты винограда и дрожжей оказывают влияние на процессы, происходящие при изготовлении вина. Это влияние проявляется на
стадии брожения. В зависимости от поставленной цели – получения
вин того или другого типа – технологи может регулировать эти процессы, угнетая их или стимулируя. Наличие окислительных ферментов
приводит к побурению вин, поэтому используют сульфитацию, пастеризацию, обработку бентонитом.
Важное значение имеют ферментативные процессы при брожении, где происходит образование вторичных и побочных продуктов,
которые играют роль в формировании органолептических качеств вин.
– пектинолитические ферментные препараты. Их применение
повышает общий выход сусла на 1-2%. Комбинируемое нагревание
мезги винограда с обработкой их пектинолитическими ферментами
значительно повышает эффективность такой обработки. При этом было установлено, что при сочетании нагревания предварительно сульфитированной мезги и обработки ее пектинолитическими ферментами,
можно приготовить без брожения на мезге красные вина по содержанию фенольных веществ и интенсивности окраски напоминающие вина, полученные классическим способом. Такие вина отличаются большой лѐгкостью, в них чувствуется большая зрелость.
– цитолитические ферментные препараты используют для лучшего извлечения сусла из винограда. Они ускоряют его осветление,
повышают содержание сахаров в сусле в результате гидролиза полисахаридов.
– протеолитические ферментные препараты предотвращают
белковые помутнения вин и увеличивают содержание в вине аминного
азота.
– глюкозооксидаза – используется в виноделии для удаления
кислорода из среды.
56
Контрольные вопросы:
1. Какой класс ферментов содержится в вмнограде, дрожжах и
молодом вине? Их значение в виноделии?
2. Что собой представляют аэробные и анаэробные дегидрогена-
зы? Их значение в виноделии.
3. Описать действие пектинолетических ферментов в винах.
4. Каково технологическое значение ферментов в виноделии?
9. СПИРТЫ
9.1. Алифатические спирты
9.2. Ароматические спирты
9.3. Технологическое значение спиртов
9.1. Алифатические спирты
В составе алифатических спиртов винограда и вина имеются одноатомные и многоатомные спирты.
Алифатические одноатомные спирты – большая часть этих спиртов, найденных в винограде и вине, относятся к насыщенным соединениям, меньшая – к ненасыщенным соединениям и к терпеновым спиртам.
Из насыщенных одноатомных спиртов в винограде и вине обнаружены первичные спирты, т.е. те, у которых гидроксил расположен у первого углеродного атома, в небольших количествах (0,1-1 мг/л) встречаются вторичные и третичные спирты (от С5 до С15) и их изомеры.
Метиловый спирт – (древесный спирт) CH3OH – по запаху
напоминает этиловый спирт, хорошо растворим в органических растворителях. В вине образуется в результате гидролиза пектиновых веществ, поэтом в красных винах его больше, чем в белых.
Этанол – (винный спирт) C2H5OH – бесцветная жидкость с характерным слабым запахом и жгучим вкусом, хорошо растворим в воде.
При смешивании его с водой уменьшается объѐм полученного раствора
и выделяется тепло. Это явление получило название контракции. Кон-
тракция имеет важное производственное значение и необходимо его
учитывать при спиртовании вин, составлении купажей вин и коньяков.
Этанол легко окисляется перманганатом, двухромовокислым калием и другими окислителями, что используется при его количественном определении. Растворимость кислорода в спирте выше, чем в воде,
что обусловлено образованием эмульсии.
Спирт и его водные растворы легко воспламеняются. Температура воспламенения безводного спирта - t = 12 0C, спирт крепостью
57
80% об. воспламеняется при температуре 190C,55% об. – при 230C и
40 % – при 26,3 0С. Теплота сгорания безводного спирта Q =
29726 кДж/кг. Пары спирта с воздухом образуют горячие взрывчатые
смеси. При концентрации спирта в воздухе , равной 3,28%, смесь взрывается. При концентрации в 0,25 мг/л – ощущается запах спирта.
При выдержке вина содержание этилового спирта снижается
вследствие окисления и этерификации, а также в процессе технологической обработки вин.
Другие одноатомные алифатические спирты – спирты с суммой
углеродных атомов больше трѐх, их обычно называют « высшими
спиртами». К ним относятся: пропиловый, бутиловый, амиловый, гексиловый, гептиловый. Они слабо растворимы в воде и хорошо в органических растворителях, обладают определѐнным ароматом – изопропиловый и н-пропиловый спирты имеют при разведении приятный
маслянисто-цветочный запах; н-амиловый, н-гексиловый, нгептиловый спирты – обладают фруктовым ароматом. Пороговые концентрации по аромату высших спиртов (от С4 до С10) находятся в пределах 10-100 мг/л, выше С10 – 1-5 мг/л.
В винограде высшие спирты содержатся в количестве от 10 до
30 мг/л. В винах основное их количество образуется при брожении и
достигает в красных винах 300-600 мг/л, в белых 150-400 мг/л. Главными компонентами высших спиртов являются изобутиловый и изоамиловый спирты.
При выдержке и обработке вин, содержание высших спиртов в
них уменьшается в результате окисления и этерификации.
Ненасыщенные алифатические спирты в винограде и вине представлены терпеновыми спиртами (С
OH), к ним относятся:
10 H17
Линалол:
Это жидкость с запахом ландыша, содержится в масле ландыша,
кориандре.
Гераниол:
Жидкость с запахом розы.
58
Цитронеллол:
запахом розы.
В вине содержится (С15H25OH) – фарнезол.
Все терпеновые спирты, при высокой температуре влияют на
аромат вина. Предполагают, что мускатный аромат винограда обусловлен наличием в нем терпеновых соединений.
Алифатические многоатомные спирты – из двухатомных спиртов в винограде и винах найдены 2,3-бутиленгликоль; из трѐхатомных
– глицерин; из шестиатомных – сорбит, маннит, инозит;
СОРБИТ МАННИТ
Многоатомные спирты не обладают запахом, имеют сладкий вкус.
Глицерин влияет на вкус вина, придавая ему ощущение сладо-
сти и мягкости.
Содержание 2,3 – бутиленгликоля в винограде невелико, больше
его найдено в ягодах, поражѐнных Боритис цинереа. Основное его количество образуется при брожении из сахара. Больше глицерина и бутандиола
2,3 содержится в винах, приготовленных из винограда, поражѐнного Ботритис цинереа. Содержание этих спиртов в красных винах на 10-20 %
выше, чем в белых. Содержание сорбита составляет 50-100 мг/л. В плодово – ягодных винах его содержание достигает до 10 г/л.
Маннит в больших количествах (до 20 г/л) образовывается в винах
в результате маннитного брожения под действием микроорганизмов.
В винах, в результате жизнедеятельности ряда микроорганизмов
мио – инозит может почти полностью исчезнуть. С фосфорной кислотой он образует инозитфосфорную кислоту, которая в виде кальциевых
и магниевых солей, называемых фитином, находится в растениях и в
винограде. В семенах винограда фитина содержится до 0,35 %.
59
9.2. Ароматические спирты
Ароматические спирты встречаются в винограде в незначи-
тельных количествах, в винах их больше. Представителем ароматических спиртов является фенилэтиловый спирт.
Он обладает запахом мѐда. В винограде его содержится до
1 мг/л. При брожении дрожжи его синтезируют из фенилаланина. Содержание фенилэтанола в винах может увеличиваться до 5-150 мг/л.
Он может оказывать влияние на букет вина.
Тиразол: и Триптофол: обнаружены в винах.
Содержание в вине: тирозола 10-50 мг/л
Бензиловый спирт – найден в вине:
В очень маленьких количествах в винах найдены (от 0,1-1 мг/л)
крезол C6H4 (CH3)OH, фенол С6H5OH, циклический спирт – терпенол
С10H18O –
Терпенол обладает нежным цветочным запахом. В винограде и
винах найден в количествах 0,1-3 мг/л.
триптофола 0,3-3 мг/л
бензиловый спирт 3-15 мг/л
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]