загрузка...
Биохимия вина  |  Брожение виноградного сусла
Биохимия вина

Образование вторичных и побочных продуктов спиртового брожения

Химизм алкогольного брожения за последнее время достаточно хорошо изучен, но вместе с тем в процессе образования этанола и углекислоты из сахара возникает множество других соединений, которые называются вторичными продуктами брожения. Однако наряду с этим образуются и побочные продукты, источником которых являются белки, главным образом аминокислоты и другие соединения.

Как показал Р. Дюпюи, при сбраживании 180 г сахара образуются 83,6 г углекислоты, 87,4 г этанола, 0,4 г сивушных спиртов, 6 г глицерина, 0,5 г 2,3-бутандиола, 0,8 г янтарной кислоты, 0,3 г молочной кислоты и 0,1 г уксусного альдегида.

Позднее другие исследователи заметили, что в ходе алкогольного брожения возникают многочисленные продукты, такие, как уксусная кислота, пировиноградная кислота, ацетоин, диацетил, высшие спирты, сложные эфиры, лимонная кислота и еще целый ряд других веществ. Роль этих компонентов в формировании вкуса и букета вина велика.

Химизм образования вторичных продуктов спиртового брожения выяснен еще не полностью, но для большинства из них известен. Как указывалось выше, образование глицерина можно объяснить по второй формуле брожения К. Нейберга, согласно которой одна молекула сахара распадается на глицерин и пировиноград-ную кислоту. Последняя, декарбоксилируясь, образует уксусный альдегид и углекислоту. При этом типе брожения появление каждой молекулы глицерина сопровождается образованием одной молекулы уксусного альдегида. Ж. Риберо-Гайон и Е. Пейно назвали такой тип брожения глицерино-пировиноградным.

Исследования В. 3. Гваладзе (1936) показали, что при дегидрировании и конденсации уксусной кислоты образуется янтарная кислота. М. Лафон экспериментально показала, что при внесении в бродящую среду уксусной, кислоты, содержащей меченый углерод С14 в метильной группе, образовавшаяся янтарная кислота содержала радиоактивный углерод. Эти исследования подтвердили теорию В. 3. Гваладзе, что янтарная кислота образуется при дегидрировании и конденсации двух молекул уксусной кислоты.

Известны и другие пути образования янтарной кислоты. Так, М. Лафон (1955), добавляя в бродящий виноградный сок глюта-миновую кислоту, установила, что только небольшое количество ее превращается в янтарную. Этим она доказала, что основное количество янтарной кислоты (примерно 90%) образуется из сахара, а не из аминокислот по механизму Эрлиха.

Исследования А. К. Родопуло (1959) показали, что при одновременном внесении в среду пировиноградной кислоты и радиоактивного бикарбоната натрия наблюдается образование винными дрожжами уксусной, гликолевой, молочной, янтарной, яблочной и лимонной кислот. Причем последние четыре оказались мечеными. Это говорит о том, что дрожжи содержат В-карбоксилазу, которая карбоксилирует пировиноградную кислоту в щавелевоуксуснукх Последняя по циклу Кребса образует лимонную, янтарную и яблочную кислоты.

Работами К. Нейберга с сотрудниками доказано, что ацетоин образуется, если к бродящей жидкости добавить уксусный альдегид. Затем ацетоин согласно реакции Канницаро при восстановлении дает 2,3-бутиленгликоль, а при окислении — диацетил. Действительно, было показано, что диацетил образуется с первых дней брожения, затем содержание его уменьшается до 0,7— 0,5 мг/л. При этом количество 2,3-бутиленгликоля в процессе брожения увеличивается.

Известно, что винные дрожжи в нейтральной среде накапливают пировиноградную и молочную кислоты.

Исследованиями С. В. Дурмишидзе (1937) установлено, что молочная кислота является вторичным продуктом нормального спиртового брожения и образуется ее около 1 г/л, как в аэробных, так и анаэробных условиях. Источником ее образования является глюкоза.

Е. Пейно и Г. Гимберто (1962) экспериментально показали, что изобутиловый и изоамиловый спирты образуются не только из аминокислот по схеме Ф. Эрлиха, но еще и из сахара.

Исследования С. В. Дурмишидзе с радиоактивным углеродом позволили установить, что из уксусного альдегида образуются почти все вторичные продукты спиртового брожения: этиловый спирт, уксусная, янтарная, фумаровая, гликолевая кислоты, 2,3-бутиленгликоль и глицерин. Все эти продукты образуются также из меченого С14 уксусной кислоты.

По данным С. В. Дурмишидзе (1965), уксусная кислота при брожении в основном превращается в янтарную, фумаровую и гли-оксалевую кислоту, а также в глицерин. В меньших количествах образуется этанол, 2,3-бутиленгликоль и уксусный альдегид. Глицерин превращается в молочную, уксусную и гликолевую кислоты, 2,3-бутиленгликоль, этанол и уксусный альдегид. Из молочной кислоты главным образом получаются глицерин, этанол и уксусная кислота.

Янтарная кислота при брожении переходит преимущественно в фумаровую, яблочную и уксусную кислоты, а также в этанол, 2,3-бутиленгликоль и ацетальдегид. Это свидетельствует о том, что в дрожжах содержатся все необходимые ферменты для образования этих веществ.

загрузка...

Хотя и много было сделано для распознавания продуктов алкогольного брожения, но все же механизм образования вторичных продуктов брожения еще не совсем ясен.

Для большинства из этих продуктов источником образования является уксусный альдегид, который возникает в процессе спиртового брожения.

Согласно теории алкогольного брожения не весь уксусный альдегид восстанавливается в этиловый спирт, небольшое количество его остается в бродящей среде. Известно также, что большое количество уксусного альдегида тормозит брожение. Под действием дрожжей он превращается в продукты алкогольного брожения. Эти вторичные продукты менее вредны для дрожжей, чем уксусный альдегид.

Впервые В. 3. Гваладзе (1936) высказал мысль, что вторичные продукты спиртового брожения образуются из уксусного альдегида.

В. 3. Гваладзе вывел уравнение, выражающее соотношение между глицерином и другими вторичными продуктами алкогольного брожения: Г=3,07 (у+я) + б + 2,09 ац (в аэробных условиях) , где Г — глицерин, у — уксусная кислота, я — янтарная кислота, б — 2,3-бутиленгликоль, ац — ацетоин.

Л. Женевуа (1936) также предложил уравнение, которое показывает соотношение между глицерином и другими вторичными продуктами брожения, выраженное в молях: Г=5я+2у+а+б+ + 2ац+9л + 3и + 3из + п, где Г — глицерин, я — янтарная кислота, у — уксусная кислота, а — ускусный альдегид, б — 2,3-бутиленгликоль, ац — ацетоин, л — лимонная кислота, и — изоамиловый спирт, из — изопропиловый спирт, п — пировиноградная кислота.

В. 3. Гваладзе не включал изоамиловый и изопропиловый спирты в свои уравнения, так как они могут образовываться также и из аминокислот.

Многочисленные балансовые опыты показали, что основными членами уравнения являются глицерин, уксусная и янтарная кислоты, уксусный альдегид, 2,3-бутиленгликоль (б), ацетоин, пиро-виноградная кислота и лимонная кислота.

5я + +-2у+а + б + ац+п+9л.

Л. Женевуа считает, что экспериментальные данные, полученные при различных условиях брожения, подтверждают последнее уравнение.

В настоящее время за рубежом пользуются в основном этой формулой.

Установлено, что образование вторичных продуктов брожения во многом зависит от вида и расы дрожжей.

Изменение количества продуктов брожения также зависит от условия проведения брожения, главным образом от температуры и рН среды.

Исследования показали, что сумма вторичных продуктов брожения находится в большинстве случаев в определенных количественных соотношениях с глицерином (было установлено работами В. 3. Гваладзе и Л. Женевуа), но количество отдельных компонентов под влиянием различных факторов довольно сильно меняется и это отражается на качестве получаемого вина.

Следовательно, путем подбора определенных видов и рас дрожжей, а также изменением температуры, аэрации, рН среды и значения редокспотенциала, можно регулировать превращение и накопление вторичных продуктов брожения в нужном направлении для получения качественного вина.

  • Реклама