Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Азотистые вещества

Азотистые вещества винограда состоят из органических и минеральных форм азота. К первым относятся белки, полипептиды, аминокислоты, амиды и амины, а ко вторым - нитраты, нитриты и аммиачные соли (всего 2,3-10,0 г/л сока).

Основная доля азота приходится на аминокислоты и полипептиды (38-78%). Минеральные формы азота составляют 5-15%.

Виноградная лоза ассимилирует аминокислоты и белки из почвы. Кроме того, аминокислоты синтезируются путем ферментативных превращений углеводов. Аминокислотный состав виноградного сока зависит от сорта винограда, почвы, климатических условий и агротехники.

В процессе созревания и переработки винограда аминокислоты подвергаются ферментативным превращениям, представленным в главе 9 (дезаминированию, переаминированию, декарбоксилированию и др.).

Из полипептидов, играющих важную роль в обмене веществ, отметим глутатион, состоящий из остатков грех аминокислот: гликоко- ла, цистеина и глютаминовой кислоты (см. п.9.1). Являясь сильным восстановителем, он окисляется по сульфгидрильной группе (-SH). При этом две молекулы глутатиона соединяются дисульфидной связью (-S-S), образуя молекулу окисленного глутатиона. Белковые вещества винограда довольно разнообразны и отличаются сравнительно невысокой молекулярной массой. Обработка вина бентонитом значительно снижает содержание белка.

Карбоновые кислоты

В ягодах винограда содержится значительное количество органических кислот, представленных главным образом винной и яблочной кислотами. В небольших количествах присутствуют также уксусная, лимонная, янтарная, гликолевая, щавелевая и др. кислоты. Благодаря создаваемой ими кислотности в сусле подавляется развитие болезнетворных микроорганизмов и создаются благоприятные условия для деятельности винных дрожжей.

Органические кислоты образуются в процессе гликолиза и гликоге- нолиза углеводов, метаболизма аминокислот, превращений в цикле три- карбоновых кислот и в глиоксалатном цикле. В то же время сами кислоты служат исходным материалом для биосинтеза углеводов, аминокислот, эфиров и других соединений.

Одноосновные насыщенные кисло гы (C|-Cr) в виноградном соке содержатся в небольших количествах (30-150 мг/л). Исключение составляет уксусная кислота, содержание которой может достигать 1500 мг/л.

При брожении виноградного сусла происходит накопление кислот. Например, концентрация уксусной кислоты в вине увеличивает в 20-50 раз. Степень ее накопления зависит от расы дрожжей, условий брожения (температуры, степени аэрации). В процессе выдержки вин уксусная кислота накапливается в результате окисления этилового спирта.

При микробиальных заболеваниях вина могут образовываться наряду с уксусной (до 3,5 г/л) пропионовая (до 400 мг/л) и масляная (до 50 мг/л) кислоты.

Из дикарбоновых кислот в виноградном сусле обнаруживаются щавелевая (НООС-СООН) и янтарная (НООСОЬСЩСООН) кислоты (0,15— 0,3 г/л). В вине содержание янтарной кислоты может увеличиваться в 3- 5 раз.

Щавелевая кислота способна образовываться из винной кислоты и находится в виде Na, К, Са-солей. Незрелый виноград содержит значительные количества янтарной кислоты - 15-20 г/кг. В процессе созревания ее содержание быстро уменьшается и при физиологической зрелости ягод составляет порядка 2 г/кг.

Наиболее распространенными одноосновными оксикислотами в вине являются молочная и глюконовая кислоты.

В винограде содержится /.-молочная кислота (до 50 мг/л). В заметных количествах (до 0,5 г/л) она образуется в молодом вине из сахара как вторичный продукт брожения. В белых винах найдено молочной кислоты от 0,5 до 2,5 г/л, а в красных - до 5,0 г/л, хотя в ряде случаев ее содержание может достигать 12 г/л.

Природная D-глюконовая кислота образуется при ферментативном окислении /?-D-глюкозы. Обычно в винограде и вине ее концентрация составляет около 120 мг/л. Однако в вине из винограда, пораженного гнилью, ее содержание может возрастать до 10 г/л.

Двухосновная оксикислота - яблочная (HOOC-CH2-CH(OH)-COOH) существует в виде L- и D-оптичсских изомеров, более широко распространена L-форма. Пищевая яблочная кислота получается химическим синтезом в виде рацемата.

/.-яблочная кислота содержится в виноградной грозди и в листьях. Особенно много (до 15 г на 1 кг винограда) се накапливается в незрелых ягодах. В процессе созревания ягод количество кислоты уменьшается до 2-5 г/кг. Это обусловлено тем, что яблочная кислота высоко реакционноспособна и участвует в обмене веществ. Она служит промежуточным продуктом при синтезе ряда веществ, в том числе и углеводов. Например, в процессе созревания винограда яблочная кислота дегидрируется ферментом маликодегидрогеназой в присутствии НАД в щавелсвоуксусную кислоту, которая, в свою очередь, декарбоксили- руется в пировипогралиую

Сама же яблочная кислота синтезируется иод влиянием ферментов согласно схемам:

Концентрация яблочной кислоты в вине может достигать 5 г/л, однако в винах, в которых прошло яблочно-молочнокислое брожение, обнаруживаются только ее следы. С целью понижения кислотности некоторых сортов красного вина преднамеренно осуществляют яблочно- молочное брожение с помощью соответствующих бактерий.

Полагают, что превращение яблочной кислоты в молочную происходит через щавелевоуксусную кислоту, а не путем прямого декар- боксилирования.

Важнейшей из оксикислот винограда и вина является двухосновная кислота - винная, или диоксиянтарная кислота.

В виноградной лозе и в ягодах винограда преобладает D-винная кислота. Содержание ее в виноградном сусле варьируется в пределах 2-7 г/л, а в вине - 1,5-5 г/л.

/,-Винная кислота присутствует в значительных количествах в листьях Beuchina retuculata (до 50 г на 1 кг). Afoo-винная кислота в растениях нс встречается. Она образуется из изомеров винной кислоты при кипячении их со щелочью.

Источником биосинтеза винной кислоты является прежде всего глюкоза. Одна из вероятных схем ферментативного превращения глюкозы представляется следующим образом:

Винная кислота образует кислые и средние соли (преимущественно К, Na, Са). Значительная часть кислоты существует в вине в виде кислой калиевой соли. Эта соль ограничено растворима в воде и в вине, в связи с чем в емкостях с вином она выпадает в осадок с примесями виннокислого кальция, образуя так называемый «винный камень». При действии на него едким натрием образуется виннокислый калий- натрий (KNaC4H40(, 4НтО).

Растворимости винного камня способствует содержащиеся в вине аминокислоты (в частности, глицин, аснаргиновая кислота) и белковые вещества. Поэтому вина, выдержанные на дрожжах, обладают большей устойчивостью к помутнению.

Винная кислота и ее кислые соли создают кислую среду в сусле и вине (pH 2,8-3,8), что препятствует развитию ряда микроорганизмов, портящих вкус и аромат. В то же время такая среда способствует развитию полезных винных дрожжей.

Винная кислота образует комплекс с железом, который катализирует окислительно-восстановительные процессы на стадии созревания вина.

Нагревание D-винной кислоты при 170°С в течение 4 час приводит к образованию циклического сложного эфира - метавинной кислоты:

При концентрации 0,1-0,15 г/л метавинная кислота предотвращает выпадение винного камня и образование помутнений в винах. Метавинная кислота нс изменяет ни вкуса, ни цвета вина. Полагают, что эта кислота адсорбируется на поверхности микрокристаллов винного камня и препятствует их росту.

Винная кислота и ее соли являются питательным субстратом для многих микрорганизмов. Этим обусловлены потери винной кислоты при хранении выжимок и другого сырья.

Специфическая дегидрогеназа окисляет винную кислоту в днок- сифумаровую кислоту, ускоряющую созревание вин:

Диоксифумаровая кислота, в свою очередь, окисляется ферментом оксидазой в дикегоян гарную кислоту, которая декарбоксилирует- ся с образованием мезоксалевой кислоты:

В заметных количествах в сусле присутствует лимонная кислота (0,2-0,5 г/л), в вине ее содержание уменьшается. Во время сбраживания сусла из лимонной кислоты в результате декарбоксилирования образуется метиляблочная кислота (60-130 мг/л):

Не исключено, что в этих условиях может протекать и характерная для оксикислот реакция отщепления муравьиной кислоты:

Из альдегидо- и кетокислот в винограде и вине в наибольших количествах обнаруживаются пировиноградная (15-70 мг/л), галакту-

роновая (%(СНОН)с*° ) (Д° 1 г/л) и «-кетоглутаровая (до 40 мг/л) н' 4 "он

кислоты.

В винах содержится обширный ряд ароматических кислот: в красных - 50-100 мг/л, в белых - 1-5 мг/л. Большинство из них имеют фенольный гидроксил, что делает их антиоксидантами.

За счет фенольного гидроксила эти соединения образуют сложные и простые эфиры. Карбоксильная группа также способна образовывать ряд производных.

Подобно фенолам указанные образуют с хлорным железом окрашенные комплексы.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>