загрузка...
Биохимия вина  |  Анаэробные дегидрогеназы
Биохимия вина

Витамины

Кроме ферментов — биологических катализаторов — в природе еще существуют органические соединения, присутствие которых даже в незначительных количествах влияет на самые важные жизненные функции. Эти вещества называются витаминами. Без них невозможен обмен веществ в организме, следовательно, не может быть и жизни.

Заслуживают внимания исследования, касающиеся изучения биохимических свойств витаминов, их связи с ферментами, в частности с функцией коферментов, участвующих в механизме обмена веществ. Известно, что рибофлавин, амид никотиновой кислоты, аскорбиновая и липоевая кислоты участвуют в окислительно-восстановительных процессах. Флавиновые коферменты [флавинаде-ниндинуклеотид (ФАД) и флавинмононуклеотид (ФМД)] являются производными рибофлавина (витамин В2). Фермент пируват-декарбоксилаза в качестве кофермента содержит витамин B1 (тиамин). Известно, что в процессе декарбоксилирования принимает участие не сам витамин В1 а тиаминпирофосфат (ТПФ), который содержится в винных дрожжах и участвует в декарбоксилирова-нии пировиноградной кислоты в уксусный альдегид и углекислоту.

К коферментам нуклеотидов относятся НАД+ и НАДФ+. НАД+ играет важную роль в окислительно-восстановительных процессах и имеет большое значение в процессе спиртового и молочнокислого брожения. Эти коферменты активируют целый ряд дегидро-геназ.

В ряд ферментов в качестве кофермента входит биотин, который катализирует реакции активирования и переноса углекислоты, т. е. реакции карбоксилирования пировиноградной кислоты с образованием щавелевоуксусной.

Витамин В6 входит в состав различных ферментов в виде пи-ридоксальфосфата. Кофермент пиридоксаль и его производные входят в состав аминотрансфераз, которые переносят аминогруппы из одного соединения в другое, т. е. участвуют в реакции пере-аминирования.

Кобамидные ферменты содержат в качестве коферментов производные витамина B12.

Физиологическая ценность винограда зависит главным образом от содержания в нем различных витаминов, большого количества глюкозы, а также органических кислот. Виноградное вино в этом: отношении занимает особое место среди пищевых продуктов. В винограде и виноградном вине содержится почти весь витаминный комплекс, в котором нуждается человеческий организм. Связь диетических свойств виноградных вин с их химическим составом и содержанием витаминов описана Н. Н. Простосердовым еще в 1944 г.

Витамин B1 (тиамин)

Впервые этот витамин был выделен в кристаллическом виде из шелухи риса (1926 г.). Витамин B1 содержится также в дрожжах и был открыт, как действующее вещество. Витамин B1i легко растворим в воде и разрушается щелочами.

В дрожжах содержится фосфоферраза, которая катализирует перенос фосфатной группы с АТФ на тиамин, превращающий его в тиаминпирофосфат. Помимо этого, тиаминпирофосфат участвует в декарбоксилировании пировиноградной кислоты при алкогольном брожении ив превращении пировиноградной кислоты в аце-тил-КоА.

Растения и дрожжи способны синтезировать тиаминпирофосфат, а в организме человека он не синтезируется. Человек должен получать этот витамин с пищей.

Исследования показали, что содержание витамина B1 в процессе созревания винограда увеличивается до 0,450 мг/кг.

Тиамин играет важную роль в алкогольном брожении, так как служит коферментом пируватдекарбоксилазы, катализирующей декарбоксилирование пировиноградной кислоты с образованием уксусного альдегида, который затем восстанавливается НАД-Н2 при действии алкогольдегидрогеназы.

По данным Н. М. Сисакяна, И. А. Егорова и Н. А. Пучковой (1950 г.), количество витамина B1 в сусле колеблется от 0,175 до 0,266 мг/л, а после сбраживания и формирования вина — уменьшается. Аналогичные данные были получены и А. Хэллом. Объясняется. это тем, что большая часть витамина B1 ассимилируется дрожжами. При выдержке вина на осадке происходит автолиз дрожжей и высвобождение витаминов, которые и накапливаются в вине.

Исследования, проведенные нами совместно с Н. М. Сисакя-ном, И. А. Егоровым, В. В. Агаповым и Н. Г. Саришвили (1961), показали, что внесение дрожжей при шампанизации в резервуарах способствует накоплению витаминов B1 и В2, количество которых увеличивается и достигает в опыте 0,74 мг/л, хотя, в контроле их всего 0,12 мг/л.

Таким образом, при переработке винограда и выработке вино-материала количество витамина B1 значительно уменьшается, а при выдержке вина на дрожжах снова увеличивается.

Витамин В2 (рибофлавин)

Рибофлавин называют 6,7-диметил-9-(d-1-рибитол)-изоаллок-сазином, т. е. он является диметилизоаллоксазином, к которому в положении 9 присоединен многоатомный спирт — рибитол.

Флавинадениндинуклеотид (ФАД) является одним из переносчиков водорода в дыхательной цепи. Центром, осуществляющим перенос водорода, является флавинная часть молекулы.

Рибофлавин является окислительно-восстановительным агентом, редокспотенциал которого E0=0,185 B ПрИ рН 7 и температуре 20°С.

загрузка...

Этерифицирование рибофлавина происходит в спиртовой группе рибитола. Эта фосфорилированная форма является физиологически активным веществом, которое действует в качестве коэн-зима и в соединении со специфическим белком приобретает свойства окислительно-восстановительного фермента (аэробной дегид-рогеназы).

Восстановленный флавин (лейкофлавин) бесцветный, а окисленный флавин окрашен в желтый цвет, поэтому Варбург назвал его желтым ферментом.

Содержание витамина В2 в дрожжах значительно больше, чем в винограде, соответственно 30—40 мкг/г и 0,136—92 мкг/кг.

Исследования Н. М. Сисакяна, И. А. Егорова и др. (1950 г.) показали, что в армянских сортах винограда содержится от 0,136 до 0,181 мг/кг витамина В2, а в винах, приготовленных из этих сортов,— еще меньше (от 0,043 до 0,166 мг/л). По данным Б. А. Кудряшовой содержание витамина В2 в винограде колеблется от 0,2 до 92 мг/кг. М. Смит нашел в винограде,от 0,06 до 0,22 мг/л витамина В2. Работами Е. Пейно и С. Лафуркарда . установлено, что содержание рибофлавина в белых винах Бордо достигает 0,152 мг/л, в красных — 0,362 мг/л. В процессе брожения количество его несколько снижается, а при выдержке вина на . дрожжах опять увеличивается. В выдержанных винах со временем количество витамина В2 уменьшается.

Исследование 5 образцов белых и 8 красных калифорнийских вин на содержание в них витаминов группы В показало, что в красных винах витаминов больше, чем в белых; так, количество рибофлавина, тиамина и ниацина в красных винах достигает соответственно 370, 950 и 1100 мг/л.

Витамин В6 (пиридоксин)

Молекула витамина В6 состоит из пиридинового кольца, замещенного метильной, гидроксильной и двумя оксиметильными группами.

К витамину В6 относятся также пиридоксаль и пиридоксамин, которые в живой клетке легко превращаются одно в другое и участвуют в реакциях переаминирования, т. е. в реакциях превращения аминокислот и кетокислот. Пиридоксальфосфат в качестве кофермента участвует в процессе рацемизации аминокислот, а также в декарбоксилировании аминокислот с образованием амина и С02.

Все эти реакции играют важную роль в обмене веществ в организме человека. Так, при недостатке витамина В6 начинается шелушение кожи и появляется специфический дерматит.

Растения, в том числе и виноградная лоза, способны синтезировать витамин В6. Но больше всего витамина содержится в дрожжах.

Исследования Е. Пейно и С. Лафуркада, проведенные в 1955 г., показали, что количество витамина В6 в процессе созревания винограда возрастает, а при полной его зрелости уменьшается. В виноградном соке содержится от 0,16 до 0,53 мг/л витамина В6. В процессе брожения количество его несколько уменьшается, а затем начинает увеличиваться в результате автолиза дрожжей. В винах содержание витамина В6 колеблется от 0,12 до 0,67 мг/л.

Витамин Вх (пантотеновая кислота)

Этот витамин широко распространен в растительном и животном мире, а также содержится в дрожжах. Пантотеновая кислота входит в кофермент А. В состав кофермента А входят три молекулы фосфата, две из которых образуют пирофосфат, а третья соединена с рибозой.

Кофермент А является активным переносчиком остатков кислот в виде ацетил ~ SKoA при синтезе лимонной кислоты.

Исследования Е. Пейно и С. Лафуркарда показали, что в ягодах винограда содержится от 0,5 до 1,38 мг/кг пантотеновой кислоты, а в бордоских винах — от 0,5 до 1,24 мг/л. А. Хэлл и его сотрудники находили в калифорнийских винах от 0,29 до 0,37 мг/л.

Н. И. Бурьян и Л. В. Тюрина показали, что количество пантотеновой и никотиновой кислот, а также тиамина в столовых cvхих винах зависит от технологии. При выдержке вин на дрожжах количество витаминов в них увеличивается. Однако при долгой выдержке без дрожжей содержание пантотеновой кислоты уменьшается.

Витамин РР (никотиновая кислота)

Никотиновая кислота и ее амид являются антипелларгическим витамином, обычно его называют пеллаграмин.

Никотиновая кислота устойчива к действию повышенной температуры и ряду других факторов. В живом организме она образуется из триптофана. В организме человека никотиновая кислота легко превращается в ее амид. Оба эти вещества обладают витаминной активностью.

В состав коферментов многих дегидрогеназ витамин РР входит в форме динуклеотида, поэтому эти коферменты называют пиридиндинуклеотидами. Они играют важную роль в окислительно-восстановительных процессах.

В работах Е. М. Поповой и М. Г. Пучковой показано, что количество никотиновой кислоты в винах колеблется от 0,59 до 0,90 мг/л. Так, в шампанском, приготовленном бутылочным методом, содержится 1,27—1,48 мг/л витамина РР, а в резервуар-ном— 0,72—0,91 мг/л. Объясняется это тем, что при трехгодичной выдержке шампанского на дрожжах количество этого витамина увеличивается в результате автолиза дрожжей.

Исследования И. Кэстера показали, что в калифорнийском винограде содержание никотиновой кислотьг колеблется от 6,79 до 3,75 мг/кг. Никотиновую кислоту и ее амид исследовал С. Лафур-кад в процессе созревания винограда и при брожении сусла, приготовленного из бордоских сортов винограда. При этом установлено, что количество витамина РР в ходе созревания увеличивается на 15—20% и колеблется от 0,86 до 2,56 мг/кг; в среднем для 20 образцов винограда оно составляет 1,2 мг/л. Связанного витамина РР всегда.немного больше, чем свободного. В процессе брожения наблюдается уменьшение содержания никотинамида на 25—80%. По-видимому, дрожжи адсорбируют этот витамин. Особенно резко количество его уменьшается при проветривании вина, так как в присутствии кислорода витамин РР быстро окисляется. Несмотря на то что дрожжи способны синтезировать никотина-мид, содержание его в винах никогда не достигает первоначального уровня, т. е. содержания его в винограде и в сусле.

С. Лафуркад исследовал 82 образца вин. В белых винах содержание витамина РР колеблется от 0,44 до 1,32 (в среднем 0,82 мг/л), а в красных от 0,79 до 1,73 (в среднем 1,26 мг/л). Аналогичные результаты были получены А. Хеллом и его сотрудниками.

Согласно другим данным, количество витамина РР при выдержке вин не уменьшается (так, в 50-летних винах витамина РР столько же, сколько в молодых).

Витамин М (фолиевая кислота)

Этот витамин состоит из молекулы птеридина, h-аминобензой-ной и глутаминовой кислот.

Фолиевая кислота участвует в перемещении одноуглеродистых соединений, в синтезе нуклеиновых кислот и в реакции трансокси-метилирования. Метильные группы необходимы для образования многих биологически активных соединений, например, метионина, тиамина, бетаина, холина и др.

Фолиевая кислота была обнаружена в винограде А. Н. Андреевой и В. Н. Букиным в количестве 2,38 мг/кг. В вине ее содержится от 0,38 до 0,5 мг/л, а в шампанском 0,43 мг/л. В процессе выдержки шампанского на дрожжах, по-видимому, происходит обогащение его фолиевой кислотой.

Витамин С (аскорбиновая кислота)

В 1928 г. А. Сцент-Дьердьи выделил из коры апельсинов вещество, которое обладало значительной редуцирующей способностью. Он назвал это вещество гексуроновой кислотой. В 1932 г. впервые была установлена идентичность витамина С с гексуроновой кислотой. Позднее А. Сцент-Дьердьи и Хеворт заменили название гексуроновой кислоты на аскорбиновую.

Аскорбиновая кислота существует в природе в /-форме. Она легко окисляется как ферментативным, так и неферментативным путем. К таким ферментам относятся аскорбатоксидаза, перокси-даза, о-дифенолоксидаза и цитохромоксидаза. Первая непосредственно окисляет l-аскорбиновую кислоту в дегидроаскорбиновую. Другие же ферменты окисляют ее через вторичные продукты окисления. Так, например, о-дифенолоксидаза и пероксидаза вначале окисляют полифенолы в хинон, а затем хинон дегидрирует аскорбиновую кислоту в дегидроаскорбиновую, а сам восстанавливается в полифенол.

При окислении аскорбиновой кислоты медью и железом образуется дегидроаскорбиновая кислота и перекись водорода. Дегид-роаскорбиновая кислота восстанавливается глютатионом.

Аскорбиновая кислота легко отдает 2 атома водорода и действует как переносчик водорода. На основании этого Ж. Тиль-манс разработал методику определения аскорбиновой кислоты с помощью титрования ее 2,6-дихлорфенолиндофенолом.

Первые определения аскорбиновой кислоты были проведены в винограде А. А. Мержанианом и М. А. Герасимовым. Согласно данным Н. М. Сисакяна, И. А. Егорова и Б. Л. Африкян, содержание аскорбиновой кислоты в армянских сортах винограда колеблется от 22,1 до 48 мг • %.

Исследования К- С. Попова показали, что в крымских сортах винограда аскорбиновой кислоты содержится от 2 до 10,6 мг%. Еще меньше ее в югославских сортах винограда (от 2,2 до 9,63 мг-%). Примерно столько же ее и в американских сортах винограда.

Содержание аскорбиновой кислоты в ягодах винограда зависит от условий ее определения. Так, если определение проводили сейчас же после раздавливания винограда, то содержание аскорбиновой кислоты было выше. Если же раздавленный виноград и сок долго оставался на воздухе, то количество аскорбиновой кислоты быстро уменьшалось вследствие окисления.

Наши исследования показали, что при раздавливании винограда в аэробных условиях под действием о-дифенолоксидазы из полифенолов образуются хиноны, которые дегидрируют аскорбиновую кислоту в дегидроаскорбиновую.

В процессе брожения сусла дегидроаскорбиновая кислота не восстанавливается, поэтому содержание аскорбиновой кислоту в молодом вине не превышает 5—10 мг/л, а в выдержанном — всего 2—3 мг/л. Из 45 исследованных бордоских вин только 3 содержали от 5 до 10 мг/л аскорбиновой кислоты.

Аскорбиновая кислота является прекрасным средством для предупреждения окисления. Поэтому весьма перспективно вводить ее в вино в кристаллической форме в анаэробных условиях, как это предложили А. С. Вечер и В. М. Лоза (1975 г.).

Витамин B12 (корриноиды)

Действие витамина В]2 связано с образованием дезоксирибо-нуклеозидов и нуклеотидов. При отсутствии этого витамина их синтез в организме человека тормозится. Витамин Bi2 участвует и в азотистом обмене. Он стимулирует усвоение растительных белков, богатых глицином, лейцином, глутоматом и другими аминокислотами. Витамин Bi2 необходим для действия многих ферментных систем и связан с белками.

Согласно литературным данным, витамин B12 не синтезируется растениями, а образуется при действии метановых и пропионово-кислых бактерий.

По данным Е. Пейно и С. Лафуркарда, И. Кэстора и А. Хелла в винограде содержится около 0,05 мкг/л витамина B12. Это свидетельствует о том, что виноградная лоза способна синтезировать витамин B12. В процессе брожения и формирования вина количество витамина B12 увеличивается от 0,05 до 15 мкг/л. Значит, дрожжи также способны синтезировать его в процессе своей жизнедеятельности. Однако следует учесть, что эти авторы определяли витамин B12 микробиологическим методом и могли ошибиться.

Витамин Р (биофлавоноиды)

Под названием биофлавоноиды в настоящее время объединяют такие вещества, как флавон, цитрин, рутин, гисперидин и др.

К флавоноидам относятся соединения, содержащие в своей молекуле группу С6—С3—С6. Главным представителем является флавон, в котором два шестичленных кольца А и В соединены тремя атомами углерода, т. е. пироновым кольцом.

В природе встречается около ста различных флавоноидов. Они существуют обычно в виде гликозидов. Многие флавоноиды способны при окислении образовывать хиноны, которые обладают высокой реакционной способностью и участвуют в окислительно-восстановительных процессах растительных организмов.

Из биофлавоноидов важное значение имеет рутин, который был выделен из листьев чайного куста А. Л. Курсановым и М. Н. Запрометовым, а из вина и коньячного спирта К. Хеннин-гом и В. И. Личевым. Рутин применяется в медицине.

Еще в 1936 г. А. Сент-Дьердь впервые обратил внимание на то, что одна аскорбиновая кислота не оказывает излечивающего эффекта при геморрагическом диатезе.

Исследования А. Л. Кирсанова, В. Н. Букина и их сотрудников показали, что фенольные соединения, выделенные из листьев чайного куста, обладают капилляроукрепляющей активностью.

Флавоноиды предохраняют аскорбиновую кислоту от окисления; комплекс аскорбиновая кислота — биофлавоноиды положительно влияет на состояние капилляров, повышает их выносливость и улучшает работоспособность мышц.

Флавоноиды усиливают действие аскорбиновой кислоты и они дополняют друг друга. Аскорбиновая кислота предохраняет флавоноиды от окислительного инактивирования и вместе с тем флавоноиды ингибируют действие аскорбатоксидазы и этим сохраняют аскорбиновую кислоту от окисления.

С. В. Дурмишидзе и В. Н. Букин установили, что катехины винограда обладают такой же физиологической активностью. С. В. Дурмишидзе объясняет это тем, что (+)-катехин содержит два гидроксила, а (—)-галлокатехин — три гидроксила, которые обладают биологической активностью. Но если эти гидроксилы заменить метальной группой, то капилляроукрепляющая активность теряется.

При производстве кахетинских вин сусло сбраживается на мезге и выдерживается на ней продолжительное время, при этом вино обогащается катехинами, обладающими высокой физиологической активностью.

Мезоинозит

Это шестиатомный циклический спирт, является производным циклогексана. Еще в 1901 г. было найдено вещество, которое стимулировало рост дрожжей. Оно было названо биосом. Среди изомеров инозита биологической активностью обладает мезоинозит, который, соединяясь с шестью молекулами фосфорной кислоты, образует инозитфосфорную кислоту. Эта кислота в виде кальций-магниевой соли носит название фитин. Фитин встречается во многих растениях, в том числе и в винограде.

Согласно данным Е. Пейно и С. Лафуркарда, количество мезоинозита в процессе созревания винограда увеличивается, в то

время как содержание биотина уменьшается. При брожении сусла по кахетинскому способу (на мезге) количество мезоинозита увеличивается в 2 раза. В белых винах инозита содержится в среднем 497, а в красных 590 мг/л. При яблочно-молочном брожении инозит полностью потребляется молочнокислыми бактериями

Каротиноиды

В природе существуют три вида каротина: а, B и у, которые являются провитаминами А. В молекуле р-каротина имеется два кольца и они расположены так, что молекулу каротина можно расщепить на две равные половины, каждая из которых является витамином А. Окислительное расщепление B-каротина происходит под действием каротиназы.

Источником ретинола является B-каротин, молекула которого распадается на две молекулы ретинола. В дальнейшем он может окислиться до соответствующего альдегида (ретиналь), который содержится в сетчатке глаза (ретине), отсюда и происходит его название ретинол. Восстановление ретиналя в ретинол в сетчатке глаза осуществляется ферментом ретинолредуктазой в присутствии кофермента НАД-Н2.

Каротиноиды в небольшом количестве содержатся в винограде и винах. В. Н. Букин (1940) нашел каротиноиды в винограде от 0,25 до 1,25 мкг/100, И. К- Мурри — от 20 до 300 мкг/100 г, М. Шен с сотрудниками обнаружил их в винах (около 5 мкг/100 г).

Витамин В15 (пангамовая кислота)

В последнее время в дрожжах была найдена пангамовая кислота. В ней содержится большое количество метильных групп, она является их донатором и участвует в синтезе метионина, адреналина и S-PKK- Пангамовая кислота (витамин В15) относится к витаминам группы В.

А. Урнак отметил, что при снятии вина с дрожжевого осадка сразу после брожения количество витаминов группы В в нем очень незначительно, а при выдержке вина на дрожжевом осадке содержание их (особенно витамина B1) значительно увеличивается. Эти работы подтвердили эффективность витаминизации вина при выдержке его на дрожжах.

Виноград и полученное из него вино содержат небольшое количество витаминов и не могут полностью обеспечить ими человеческий организм. Однако витамины являются биокатализаторами, которые входят в состав ферментов, активизирующих биохимические процессы, и присутствие их даже в незначительном количестве способствует усвоению других питательных веществ. Поэтому вино можно рассматривать не только как алкогольный напиток, но и как полезный продукт с учетом его физиологического действия.

  • Реклама