Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Биохимические процессы на стадии приготовления сусла

Процесс образования вина состоит из следующих стадий: переработка винограда на прессах, ферментация сусла (сока с включением мякоти) и мезги, спиртовое брожение, формирование, созревание и старение вина (М. А.Герасимов, 1939 г.).

Уже стадия дробления и прессования винограда с последующим получением сусла до начала его брожения сопровождается интенсивным протеканием ферментативных процессов. Этот этап именуется ферментацией сусла. Скорость его зависит от способов дробления и прессования мезги, температурных условий выдержки сусла, активности ферментов, присутствия в среде ионов металлов (Fe, Си) и других факторов.

На стадии разрушения растительных клеток виноградный сок и мезга насыщаются кислородом. Ягоды винограда содержат ферментативные окислительные системы. Все это обусловливает прохождение окислительных процессов. В частности, под действием о- дифенолоксидазы и пероксидазы происходит окисление катехинов в хиноны, которые катализируют дегидрирование легкоокисляющихся веществ. К таким веществам относятся, прежде всего, аскорбиновая кислота, содержание которой в винограде составляет 15-45 мг/кг, и диоксифумаровая кислота, возникающая при окислении винной кислоты.

При выдержке сусла в аэробных условиях в течение 12 ч. содержание фенольных соединений заметно уменьшается, а количество хи- нонов увеличивается и достигает 10 мг/л.

По сравнению с катехинами антоцианы и антоцианиды окисляются в меньшей степени.

Окисление, как известно, зачастую связано с отщеплением от субстрата молекулы водорода, поэтому таким превращениям легко подвергаются ароматические ядра со свободными гидроксильными группами и другие гидроксилированные молекулы.

В процессе ферментации мезги происходит ряд реакций: дезаминирование аланина и аспаргиновой кислоты, декарбоксилирование щавелевоуксусной и пировиноградной кислот, окисление аминокислот с образованием альдегидов, аммиака и углекислого газа.

При переработке винограда с целью получения кахетинских вин практикуется интенсификация окислительных процессов в мезге путем тщательного дробления винограда и продолжительной выдержки. Для получения же вин европейского типа и шампанских вин, проводится быстрое прессование гроздей винограда и отделение сусла от твердой массы с последующей сульфитацией и выдержкой сусла в атмосфере СО2 или инертного газа (азота, аргона).

Важно, однако, отметить, что при продолжительном глубоком протекании окислительных процессов, превращению подвергаются и полезные вещества, например, терпеновые спирты, которые влияют на букет и вкус вина. С другой стороны, при быстром отделении сусла от мезги не происходит обогащения сусла эфирными маслами, в частности, терпеноидами, от содержания которых зависит качество вина.

В технологии виноделия в настоящее время практикуется прессование винограда и выдержка сусла с мезгой в анаэробных условиях в течение нескольких часов. Происходящий при этом ферментативный гидролиз высокомолекулярных коллоидообразующих веществ улучшает сокоотделение, способствует обогащению вина экстрактивными и ароматообразующими веществами.

Наблюдается также распад гликозидов и высвобождение терпе- ноидных соединений, главным образом линалоола, гераниола и а- терпннеола.

На всех этапах приготовления вина используют в качестве антисептического и антиоксидантного средства сернистый ангидрид (диоксид ссры(1У) - SO2).

С давних пор сернистый ангидрид, получаемый в ряде случаев сжиганием серы прямо на месте применения, использовался как дезинфицирущее средство. Им окуривали для уничтожения грибков и многих микроорганизмов подвалы, погреба, винные бочки и бродильные чаны. S02 находил применение также для отбеливания шерсти и шелка.

Сернистый ангидрид хорошо растворим в воде - при 20°С в одном объеме воды растворяется 40 объемов газа. Однако он плохо взаимодействует с водой равновесие соответствующей реакции сильно содвинуто влево:

Большая часть растворенного в воде газа существует в виде сольватов SO, -пН,0 (п«7). По первой стадии диссоциации сернистая кислота является кислотой средней силы (К'а =1,2-КГ2), а по второй, естественно, на несколько порядков слабее (К* = 610”8).

Из выше изложенного следует вывод, что равновесные концентрации tf,S03, HSO и SOj2 в растворе SO2 очень низки.

В научной и технологической литературе под термином «свободная» сернистая кислота подразумевает сумму SO2 и всех его производных: H2SOy, HSO~%, SO~2, - соотношение которых зависит от pH и температуры среды. При этом постулируется, что в растворе обычно обнаруживаются следовые количества S02, недиссоциированная H2SOy (3-5%), анион HSO 2 (94-96%) и анион 503‘ (до 1%), что нс согласуется с представленными выше данными о поведении S02 в водном растворе.

Простой расчет концентрации [//50~j] при гипотетической исходной концентрации [H2SOy] = 1 ммоль/л (82 мг/л) и К'а = 10 " показывает следующие результаты.

Если диссоциации подвергается Xммоль/л II2SOy, то [ HSO~] = [//] = X.

^hso;}[h:]. —fEl— a? 1Q~2;

[H2S03] 1-*

x2 + 10"2x-10'2=0.

Поскольку 10'"дг очень маленькая величина, то х * 10'"; х = 0,1 ммоль/л.

Решение квадратного уравнения даст дг = 0.095.

Таким образом, формально диссоциации подвергается 10% [#250з]. Следует, однако, помнить то, что реально [#250з] « [502]» то ость равновесная концентрация аниона [ HSO~3 ] будет значительно ниже. В этой связи весьма сомнительным представляется утверждение о том, что антисептическое действие 502 обусловлено в основном молекулярной формой H2SOy, в меньшей степени - SOf и HSO~j.

Антисептическое действие сернистой кислоты против культурных дрожжей вида Sacch.vini значительно слабее, чем против диких дрожжей и бактерий, поэтому она непригодна для стабилизации полусладких и сладких десертных вин. Для торможения брожения здесь необходимы высокие концентрации сернистой кислоты (450- 500 мг/л), которые для человеческого организма вредны.

Наиболее чувствительны к сернистой кислоте уксуснокислые и молочнокислые бактерии, малоустойчивы к действию антисептика плесени, а также Sacch. Apiculatus, микодерма и другие дикие дрожжи.

Sacch. vini выдерживает действие H2SO3 при концентрации от 170 до 200 мг/л, a Sacch. torula - до 400 мг/л.

Сернистая кислота, как восстановитель, ингибирует действие ок- сидаз, в частности, о-дифенолоксидазы, в этом заключается ее роль в качестве антиоксиданта. Кроме того, она потребляет растворенный кислород, окисляясь в серную кислоту. Этот процесс катализируют тяжелые металлы, в частности, ионы железа.

Поэтому удаление железа из виноматериала желтой кровяной солью (ферроцианидом калия, K4[Fe(CN)6]-3H20) способствует сохранению сернистой кислоты в вине.

Итак, технологическое значение сернистой кислоты состоит в том, что под ее влиянием практически вся микрофлора сусла погибает и его брожение осуществляется на чистой культуре дрожжей.

Кроме антисептического и антиоксидантного действия сернистая кислота способствует осветлению сусла за счет коагуляции отрицательно заряженных коллоидов, связывает уксусный ангидрид и диацетил, которые портят вкус и букет вина.

Кроме представленных выше «свободных» форм, сернистая кислота существует в виноматсриалах в связанных формах. В частности, она способна реагировать с ацетальдегидом, сахарами, высшими альдегидами, кетокислотами, фенольными и другими веществами.

Например, альдегиды образуют довольно прочные (К^с. = = 2,4 • КГ'1) альдегидсернистые кислоты

Образование таких кислот характерно для сухих вин и бродящих сусел.

В суслах, в десертных и полусладких винах SO2 образует соединения с сахарами. Наиболее прочные аддукты образует арабиноза. Глюкоза связывается в 10 раз слабее, а фруктоза и сахароза нс связывается.

SO2 довольно легко связывается с белками, серусодержащими аминокислотами, например, с цистеином, кетокислотами и с антоциа- нами. Последние при этом обесцвечиваются.

Некоторые виды дрожжей способны продуцировать сернистую кислоту на основе сульфатов или элементарной серы, которой опрыскивают виноград. Винные дрожжи, наоборот, в облигатно-анаэробных условиях способны восстанавливать сернистую кислоту до элементарной серы и сероводорода.

Сернистая кислота и ее производные при превышении определенной дозы потребления (20-30 мг в день) оказывают вредное влияние на организм человека. Изучаются возможности полной или частичной се замены. В качестве таких заменителей рассматривались сорби- новая, аскорбиновая кислоты и диэтиловый эфир угольной кислоты.

200 мг/л сорбиновой кислоты оказывает такое же ингибирующее влияние на процесс брожения, как 300 мг/л сернистой кислоты.

Еще более эффективна нагриевая соль 5-нигрофурилакриловой кислоты (Na-5HOA). Обычно се применяют в концентрации 5-10 мг/л.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>