Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия отрасли. Учебное пособие
.pdf
9.3. Технологическое значение спиртов
Спирты влияют на вкус и аромат вин. Этанол участвует в сложении аромата вин. При повышении концентрации этанола, концентрации большинства летучих и нелетучих веществ повышаются. Этанол является нормальным продуктом обмена веществ у человека. В
организме человека он содержится в крови и тканевых жидкостях,
независимо от поступления извне.
Высшие спирты токсичнее этанола. Они участвуют в образовании аромата вина. Из высших спиртов обычно изобутиловый и изоамиловый находятся в количествах, влияющих на букет.
Глицерин и бутандиол 2,3 оказывают положительное влияние
на вкус вина, умягчая его.
Маннит появляется в результате маннитного брожения, которое
вызывает нежелательные изменения органолептических свойств вин.
Специфические приятные оттенки в аромате десертных вин обусловлены наличием в них фенилэтилового спирта.
Терпеновые спирты влияют на букет вин . Они участвуют в об-
разовании мускатного тона.
Контрольные вопросы:
1. Какой класс спирта из насыщенных одноатомных спиртов со-
держится в винограде и вине?
2. Как образуется метанол и этанол в винах?
3. Какие высшие спирты содержатся в винограде и вине? Их
роль в виноделии?
4. Что собой представляют ненасышенные алифатические спир-
ты винограда и вина?
5. Объяснить образование и действие алифатических много-
атомных спиртов.
6. Назвать и объяснить роль представителей ароматических
спиртов винограда и вина.
10. АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ
10.1. Альдегиды жирного ряда
10.2. Альдегиды фуранового ряда
10.3. Ароматические альдегиды
10.4. Кетоны
10.5. Технологическое значение альдегидов
61
10.1. Альдегиды жирного ряда
К простейшим представителям альдегидов жирного ряда относятся формальдегид и уксусный альдегид.
Формальдегид при нормальных условиях – газ, уксусный альдегид – легкоиспаряющаяся жидкость.
Температура кипения альдегидов ниже температуры кипения
спиртов. Низшие альдегиды (до С5) смешиваются с водой в любых соотношениях, последующие представители альдегидов растворяются в
воде частично, а высшие альдегиды в ней не растворяются.
Все альдегиды хорошо растворимы в спирте, эфире. Это реакционноспособные соединения. Они окисляются с образованием карбоксильных кислот.
Важным свойством альдегидов является их соединение с сернистой кислотой и ее кислыми солями:
O H
∕∕ ∕
R-C-H + NaHSO3 ↔ R-C-SO3 Na
-OH бисульфитное
соединение
Бисульфитные соединения – кристаллические не летучие соли,
легко растворимые в воде, не растворимые в спирте. Это обратимая
реакция. Альдегид можно регенерировать путем добавления к водному
раствору бисульфитного производного щелочи или кислоты. При этом
бисульфит разрушается, и реакция сдвигается в сторону образования
альдегида. Эта реакция положена в основу метода количественного
определения альдегидов в винах и коньяках.
Альдегиды реагируют с NН3 и его производными: эта реакция используется для количественного определения альдегидов или кетонов.
O H
∕∕ ∕
R-C-H + NH3 → H2O + R-C=NH
Реакция присоединения водорода может протекать при брожении под воздействием гидрогеназ с образованием первичных спиртов:
O OH
∕∕ ∕
R-C-H + 2H → R-C -H
\
H
62
10.2. Альдегиды фуранового ряда
В винограде и вине обнаружены альдегиды фуранового ряда:
HC-CH O НС-CH O НС-CH O
|| || ∕∕ || || ∕∕ || || ∕∕
HC C-C-H HOH2C -C C-C-H CH3-C C-C-H
\ / \ / \ /
O O O
фурфурол оксиметилфурфурол метилфурфурол
Эти альдегиды представляют собой бесцветные жидкости. Они
быстро буреют при хранении вследствие образования продуктов полимеризации.
Содержание альдегидов фуранового ряда:
В винограде В вине
Фурфурол до 2 мг/л 0,1-10 мг/л
Оксиметил фурфурол до 5 мг/л 2-25 мг/л
Метил фурфурол до 1 мг/л до 1 мг/л
В соке увяленного или заизюмленного винограда количество их
увеличивается.
Основным источником альдегидов в винограде является гексозы
и пентозы, которые при дегидратации дают оксиметилфурфурол и
фурфурол.
При брожении сусла содержание фурановых альдегидов изменяется мало и в сухих винах их находится до 5 мг/л.
В десертных и ликерных винах содержание фурановых альдегидов возрастает до 35 мг/л, в том числе фурфурола до 10 мг/л, оксиметилфурфурола – до 25 мг/л.
При обычном содержании фурановых альдегидов в винах (510 мг/л) они не влияют на аромат и вкус вина, так как находятся в количестве меньшем их пороговой концентрации.
При выдержке крепких и десертных вин содержание фурановых
альдегидов в них увеличивается вследствие реакций меланоидинообразования и дегидратация спиртов.
10.3. Ароматические альдегиды
Из ароматических альдегидов в винах содержатся следующие
соединения:
63
ВАНИЛИН СИРЕНЕВЫЙ АЛЬДЕГИД
ПИРА-ОКСИБЕНЗАЛЬДЕГИД КОНИФЕРИЛОВЫЙ АЛЬДЕГИД
СИНАПОВЫЙ АЛЬДЕГИД ФЕНИЛАЦЕТАЛЬДЕГИД
Ароматические альдегиды представляют собой белые или желтые кристаллические вещества с относительной плотностью близкой
к 1. Они плохо растворимы в воде, хорошо – в спирте и в эфире. В ультрафиолетовом свете флуоресцируют: ванилин и сиреневый альдегид –
синим, а синаповый и конифериловый альдегиды – зеленым цветом –
это зависит от строения. Для ароматических альдегидов свойственны
реакции окисления, восстановления, реакции с бисульфитом, с аммиаком и его производными. Они не образуют в водных растворах гидраты альдегидов и плохо реагируют со спиртами.
В щелочной среде им свойственна реакция Канницаро:
O O
∕∕ KOH ∕∕
2R-C-H → R-C-OH + R-CH2-OH
кислота спирт
64
Ароматические альдегиды обладают плодовым тоном. Одними из
наиболее летучих альдегидов являются ванилин и коричный альдегид.
В мякоти ягод винограда содержание ароматических альдегидов
невелико, в семенах их больше. В семенах содержится легко гидролизуемый лигнин, который при экстракции образует ароматические альдегиды типа кониферилового и ванилина. Лигнин содержится также и
в гребнях. Следовательно, в виноградном вине, приготовленном «по
красному способу» или при настаивании на мезге или гребнях, появляются ароматические альдегиды.
В винах обнаружен фенилацетальдегид. Он является продуктом
окисления фенилэтанола.
При выдержке крепких и десертных вин в дубовых бочках происходит гидролитический распад лигнина дубовой клепки с образованием ароматических альдегидов.
10.4. Кетоны
В винограде и вине встречается небольшое количество алифатических кетонов.
Со спиртами они образуют кетали – соединения, аналогичные
ацеталям, трудно окисляются, реагируют с NH3, с бисульфитом.
Все кетоны хорошо растворяются в спирте и эфире. Простейшие
смешиваются с водой и являются жидкостями. Высшие кетоны – твердые вещества. Кетоны обладают довольно характерным запахом.
Например, диацетил имеет запах свежего сливочного масла.
В винограде кетонов содержится 0,5-2 мг/л .Это ацетон, ацетоин, диацетил – они являются продуктами обмена веществ, в результате
брожения, потому в винах их содержится до 40-60 мг/л.
В некоторых сортах винограда содержится γ-бутиролактон, обладающий маслянистым запахом.
α и β – иононы обладают запахом фиалки. С наличием их в вине связывают некоторые специфические оттенки во вкусе и аромате ряда вин.
10.5. Технологическое значение альдегидов
Альдегиды оказывают влияние на формирование органолептических свойств вин. Обладая определенным ароматом, они участвуют в
образовании букета вин. Так, высшие алифатические альдегиды придают характерный тон токайским винам. Они оказывают влияние и на
букет мадеры, марсалы, портвейнов. На свойства вин этих типов, а
также вин катехинских, коньяков и хересов влияют весьма заметно
ароматические альдегиды. Источником их может быть древесина дуба,
гребни, семена, кожица и другие части виноградной грозди.
65
Среди альдегидов в винах преобладает уксусный альдегид. Это
нежелательно, так как он может влиять на излишнюю резкость аромата. При выдержке красных вин уксусный альдегид вызывает снижение
интенсивности их окраски, так как образовываются нерастворимые
соединения с антоцианами.
Альдегиды реагируют с аминокислотами в процессе тепловой
обработки вин. Конечные продукты этой реакции имеют темную
окраску и оказывают влияние на цвет вин.
Роль кетонов в формировании органолептических свойств изучена мало. Предположительно, они могут играть положительную и
отрицательную роль. Так в шампанских и сухих винах образуется диацетил из ацетона, что приводит к появлению в них тона окисленности.
Контрольные вопросы:
1. Описать технологическое значение формальдегада и уксусно-
го альдегида.
2. Какие альдегиды фуранового ряда обнаружены в винограде и
вине?Какими свойствами они обладают?
3. Какими свойствами обладают ароматические альдегиды в винах?
Назвать представителей ароматических альдегидов винограда и вина.
4. Каково технологическое значение альдегидов в виноделии?
11. ОБРАЗОВАНИЕ ВИНА
11.1. Первый этап стадии образования вина
11.2. Второй этап стадии образования вина (брожение
11.3. Образование вторичных продуктов брожения
11.4. Изменение составных веществ сусла в процессе брожения
В стадию образования вина прежде включали лишь брожение
сусла (мезги), что не совсем точно, поскольку физико-химические и
биохимические процессы, от которых во многом зависит качество будущего вина, начинаются уже с первых технологических приемов переработки винограда – дробления его, извлечения сока, осветления сусла.
Поэтому правильнее стадию образования рассматривать как период от
момента дробления винограда до завершения процесса брожения.
Исходя из характера проходящих процессов, стадию образования вина можно разделить на два этапа:
дробление винограда, настаивание сусла на мезге (при изготовлении красных и белых специальных вин), прессование, отстаивание сусла;
брожение виноградного сусла или мезги.
Направленность физико-химических и биохимических процессов первого этапа определяется в значительной мере технологией пе-
66
реработки винограда (типом вина и используемого оборудования, степенью аэрации сусла).
Таким образом, наиболее характерными на этом этапе являются
процессы экстракции, диффузии и ферментативные процессы, проходящие под действием ферментов, действие которых проявляется в сусле
(мезге) после дробления винограда. Важное место при этом занимают
первичные и вторичные окислительно-восстановительные процессы.
Второй этап включает алкогольное брожение сусла или мезги,
процесс, приводящий к принципиальному изменению свойств исходного продукта (сусла). Он характеризуется сложными биохимическими, химическими и физико-химическими реакциями, в результате которых образуются новые продукты, а также значительно изменяются
составные вещества сусла.
11.1. Первый этап стадии образования вина
Первый период стадии образования вина начинается с дробления винограда. На этой технологической операции ставится задача –
механическим воздействием разрушить протоплазменную оболочку
клеток ягоды винограда и извлечь из них содержимое (сок). Поскольку
в результате механического воздействия на ягоду нарушается координированная связь между ее структурными элементами, клетки тканей
начинают постепенно отмирать. В результате происходит диффузия в
сусло фенольных соединении, ароматических веществ, азотистых и
других соединений, содержащихся в твердых частях грозди. Количество веществ, переходящих в сок, зависит от степени дробления ягоды,
времени контакта твердых частей грозди с виноградным соком и температуры. Поэтому технолог при изготовлении тонких столовых вин, а
также шампанских виноматериалов стремится уменьшить время соприкосновения сока с семенами, кожицей и гребнями винограда.
При изготовлении экстрактивных вин (специальных крепленых,
красных столовых и кахетинских вин), напротив, требуется удлинить
контакт сусла с твердыми частями грозди. Для этой цели в технологических схемах изготовления экстрактивных вин предусмотрено настаивание или брожение сусла на мезге. Стимулировать отмирание клеток
кожицы и тем самым ускорять диффузию содержащихся в них веществ
можно также и другими технологическими приемами. Так, на практике
очень часто для этой цели применяют нагревание винограда или мезги
(до 45-50°С, иногда до 70°С в течение 0,5-3 ч) и спиртование мезги. В
литературе имеются сведения о положительных результатах, полученных при использовании для обработки мезги электрического тока низких и высоких частот, ультразвука, γ-лучей. В исследованиях послед-
67
него времени большое внимание уделяется обработке мезги ферментными препаратами – пектинолитическими и цитолитическими.
Наряду с диффузией в сусло веществ, содержащихся в семенах,
кожице и гребнях, очень важное значение для качества будущего вина
имеют проходящие в этот период ферментативные процессы. При раздавливании ягод нарушается структура клеток и координация взаимодействия ферментов с субстратом. Они входят в нерегулируемое соприкосновение со средой и вызывают интенсивное прохождение ферментативных процессов в сусле (мезге).
Особенно интенсивно проявляются в этот период окислительновосстановительные процессы. Они наблюдаются уже в момент дробления винограда, а также при настаивании сусла на мезге, прессовании
мезги и отстаивании сусла.
Работами С.В. Дурмишидзе и А.К. Родопуло было показано, что в
сусле и мезге наблюдаются первичные и вторичные окислительновосстановительные процессы. В начале первого периода стадии образования вина в результате ферментативного окисления молекулярным кислородом (под действием о-дифенолоксидазы) полифенолов, содержащихся в
соке винограда, образуются хиноны. Последние в дальнейшем дегидрируют легкоокисляемые вещества в сусле и снова восстанавливаются в полифенолы. Вторичные окислительно-восстановительные процессы, проходящие в этот период, вызывают окисление аскорбиновой и диоксифумаровой кислот, аминокислот, оксикислот и других веществ на основе
каталитического действия хинонов.
Окисление кислот ускоряется одновременным действием аскорбинатоксидазы и оксидазы диоксифумаровой кислоты, содержащихся в
сусле. После полного окисления кислот хиноны могут накапливаться
довольно интенсивно. В дальнейшем, уплотняясь, они способны образовывать конденсированные продукты окисления, придающие суслу
буровато-коричневую окраску и снижающие его качество. Состав конденсированных продуктов окисления пока не установлен.
Значительные ферментативные превращения оксикислот и аминокислот, происходящие в начальный период образования вина, приводят к образованию новых органических кислот и аминокислот и
лишь к частичному их окислению до СО2. Так, по данным С.В. Дурмишидзе, в раздробленном винограде в результате превращения яблочной кислоты образуются лимонная, гликолевая, янтарная и фумаровая кислоты. В результате превращения аланина и аспарагиновой
кислоты образуется ряд аминокислот и органических кислот.
Окисление полифенолов может происходить также под действием пероксидазы. Однако оно наступает в более поздний период, когда в
результате активности флавопротеиновых и других ферментативных
окислительных систем, появляется перекись водорода. С ее образова-
68
нием проявляется и активность каталазы, защищающей клетку от
вредного действия Н2О2.
Установлено, что каталаза обладает также пероксидазным действием и способна окислять этиловый и метиловый спирты в присутствии перекиси водорода, образующейся при действии флавиновых
дегидрогеназ. Пероксидаза окисляет полифенолы сусла в продукты,
окрашенные в соломенно-желтый цвет (А.К. Родопуло).
Такое окисление происходит как при дроблении винограда, так
и в мезге при прессовании и в сусле при его отстаивании. Особенно
энергично проходят окислительно-восстановительные процессы в момент раздавливания винограда. По данным В.И. Нилова и В.В. Нилова,
в этот период наблюдается наибольшее поглощение суслом кислорода
воздуха. В первые 5-10 мин после раздавливания винограда оно достигает 200 мг/л и более в зависимости от сорта винограда. В дальнейшем
скорость поглощения кислорода заметно снижается.
Интенсивность окислительно-восстановительных процессов в
сусле при его отстаивании во многом зависит от степени измельчения
винограда. С одной стороны, чем более тонко измельчены ягоды, тем
лучше экстрагируются суслом вещества из твердых частей грозди
(например, фенольные соединения) и создаются более благоприятные
условия для прохождения первичных и вторичных окислительновосстановительных процессов.
С другой стороны, интенсивное дробление винограда приводит к
попаданию в сусло мелких взвешенных твердых частиц ягоды, которые,
как показали исследования, проведенные С.В. Дурмишидзе и А.К. Родопуло, являются носителями более активных окислительных ферментов.
Растворимые окислительные ферменты, содержащиеся в сусле,
менее активны, чем ферменты, адсорбированные на мякоти и кожице,
и сусло гораздо меньше поглощает кислорода, чем мезга.
Из других ферментативных процессов, происходящих в начальный период стадии образования вина, можно назвать гидролитические
процессы. Хотя гидролиз ряда составных веществ ягоды может проходить и под действием кислот винограда, все же основная роль в этом
процессе принадлежит ферментам. Так, в сусле благодаря наличию βфруктофуранозидазы сразу же после раздавливания ягоды винограда
происходит инверсия сахарозы. Пектинолитические ферменты вызывают распад протопектина, а затем пектина с выделением метилового
спирта и образованием галактуроновых кислот. В результате облегчается в дальнейшем проведение ряда технологических операций – прессования, отстаивания сусла. Поскольку активность пектинолитических
ферментов винограда не очень высокая, для ускорения гидролиза пектиновых веществ в мезге и сусле на практике используются очищенные
пектинолитические ферментные препараты. Применение их позволяет
69
увеличить и ускорить выделение сока, снизить его вязкость, улучшить
процесс фильтрации и осветления сусла. Выход сусла в среднем может
повыситься на 1-3%. Кроме того, в результате разрушения протопектина
и изменения вязкости сусла создаются благоприятные условия для более
полного перехода содержащихся в клетках кожицы и ягоды веществ,
обусловливающие аромат, вкус и окраску вина. Дозы вводимого ферментного препарата устанавливаются, исходя из его активности.
Таким образом, в первый период стадии образования вина наряду
с диффузионными идут сложные ферментативные процессы, связанные
с ферментными системами винограда. Интенсивность прохождения их
зависит от технологических приемов переработки винограда и степени
обогащения сусла окислительными ферментами и их субстратами (в
особенности фенольными соединениями). При этом, как отмечает А.К.
Родопуло, создаются условия для прохождения вторичных окислительно-восстановительных процессов. Знание химизма ферментативных
процессов позволяет правильно строить технологию приготовления вин
в зависимости от их типа, тормозить или активизировать эти процессы.
Так, при изготовлении белых столовых вин и шампанских виноматериалов окисленность сусла является нежелательной в связи с тем, что это
приводит к снижению качества полученного вина. В практике виноделия
используются приѐмы, ингибирующие окислительные процессы в сусле.
Самым распространенным приемом является введение в сусло во время
отстаивания сернистого ангидрида, обладающего антисептическим и
антиоксидантным действием.
Сернистая кислота подавляет действие окислительных ферментов и предотвращает окисление полифенолов и других веществ и тем
самым препятствует образованию в сусле темно-окрашенных продуктов конденсации хинонов. В зависимости от состояния винограда и
температуры сусла при отстаивании в него вводят от 50 до 200мг/л
сернистого ангидрида.
Предохранить сусло от окисления можно также обработкой его
бентонитом. При такой обработке удаляются белковые вещества, в том
числе окислительные ферменты, вследствие чего поглощение кислорода суслом почти полностью прекращается. Отрицательной стороной
воздействия на сусло бентонитовых глин является удаление части витаминов, обогащение металлами (Са, Fe). Для разрушения оксидаз
применяют также нагревание сусла в течение до 30 с при 85-90° С.
В ряде случаев, напротив, окислительные процессы при переработке винограда играют положительную роль. Так, при изготовлении
кахетинских вин сусло не отделяют от мезги и части гребней и брожение проводят вместе с твердыми частями грозди, содержащими наиболее активные окислительные ферменты. В результате повышенного
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]