загрузка...
Биохимия вина  |  Биосинтез углеводов
Биохимия вина

Состав Сахаров винограда

В ягодах винограда встречаются различные углеводы, их насчитывается до 81. К ним относятся полисахариды, олигосахариды и моносахариды. Полисахаридами называют углеводы, молекула которых при гидролизе распадается с образованием молекул моносахаридов.

В зависимости от молекулярной массы и свойств полисахариды делятся на две группы: олигосахариды — низкомолекулярные полисахариды, молекула которых при гидролизе образует небольшое число молекул моносахаридов (от 2 до 10), и высшие полисахариды— высокомолекулярные вещества малорастворимые и совсем нерастворимые в воде; в большинстве случаев они не кристаллизуются и не обладают сладким вкусом.

В ягодах винограда содержатся также пентозаны, целлюлоза, пектины и камеди.

По данным Е. Н. Датунашвили и др., полисахариды кожицы винограда состоят из легко- и трудногидролизуемых фракций полисахаридов. Количество последних составляет 24—25%, а легкогидролизуемых 16—20%. Полисахариды в ягоде винограда представлены сложными сочетаниями кислых и нейтральных ге-терополисахаридов: галактоарабиногалактана, арабиноглюкана, галактоглюкоманнана и глюкана.

Е. Н. Датунашвили считает, что все полисахариды в разной степени связаны между собой, а также с лигнином, белком и фе-нольными соединениями.

Работами В. И. Зинченко и др. показано, что в винограде найдены щелочерастворимые полисахариды, гемицеллюлоза и целлюлоза, а также гетерополисахарид, состоящий из гексоз, пен-тоз и уроновых кислот.

Гексозы в винограде встречаются в свободном состоянии в больших количествах. d-Глюкоза, или виноградный сахар, хорошо растворима в воде, в спирте, плохо и совсем нерастворима в эфире. При слабом окислении она образует глюконовую, а при сильном — сахарную кислоту. При нагревании глюкозы с минеральными кислотами она превращается в оксиметилфурфурол, который затем разлагается на левулиновую и муравьиную кислоты.

Винные дрожжи лучше сбраживают глюкозу, чем фруктозу, так что после окончания брожения последняя частично остается в вине. Как и глюкоза, фруктоза восстанавливает фелингову жидкость. При слабом окислении фруктозы образуются гликолевая и оксимасляная кислоты, при дальнейшем окислении из гликолевой кислоты образуются муравьиная и щавелевая. Восстановление фруктозы приводит к образованию d-маннита и d-сорбита.

После цветения и формирования ягод винограда в начале в основном появляется глюкоза, а затем фруктоза. В начале созревания отношение глюкозы к фруктозе в ягоде приближается к 1. В стадии технической зрелости в ягодах преобладает фруктоза. Объясняется это тем, что к этому времени активность гексозофос-фатизомеразы значительно увеличивается, вследствие чего часть глюкозы превращается в фруктозу и ее количество возрастает.

Согласно данным А. М. Фролова-Багреева и Г. Г. Агабальян-ца (1951) в европейских сортах винограда отношение глюкозы к фруктозе составляет от 0,9 до 1,3, а по Амерайну — от 0,71 до 1,45.

По данным Н. М. Сисакяна (1948), сахароза появляется в период созревания винограда.

Для установления степени зрелости винограда, идущего на изготовление столовых, шампанских и десертных вин, большое значение имеют содержание сахара и титруемая кислотность во время сбора.

По мере созревания содержание Сахаров увеличивается, а титруемая кислотность уменьшается и при этом глюкоацидиметрический показатель возрастает. Для шампанских виноматериалов он составляет 18—20, для столовых — 23—25, а для десертных — 35.

Пентозы

-арабинозой, ксилозой, а также рибозой, рамнозой, дезоксирибозой и мелибиозой [181]. В винограде содержатся и пентозаны. Они преобладают в гребнях, кожице и семенах в количестве от 1,05 до 4,5%, а в винах количество пентозанов колеблется от 0,003 до 0,15%.

Считают, что потенциальным источником пентоз в вине являются глюкопротеины, полисахариды, пектины, аминосахара, пигменты винограда и экстрактивные вещества древесины бочки.

Исследования Е. Пауля (1967) показали, что в процессе брожения сусла эти соединения подвергаются гидролизу, в результате чего пентозаны появляются в свободном состоянии и поддаются хроматографированию.

Большое биологическое значение имеют d-дезоксирибозы и d-рибоза, которые входят в состав нуклеиновых кислот как биологически активные вещества.

Содержание пентоз в красных кахетинских винах больше, чем в винах европейского типа. Объясняется это тем, что красные и кахетинские вина выдерживают на мезге, вследствие чего происходит экстракция пентоз из твердых частей ягод, гребня и кожицы, которые содержат значительное количество пентоз. Кроме того, при таком способе приготовления вина происходит гидролиз пентозанов и вино обогащается пентозами.

Пентозы обладают всеми характерными реакциями моносахаридов. Они восстанавливают фелингову жидкость. Поэтому при определении Сахаров по методу Бертрана пентозы обусловливают завышенные результаты. С фенилгидразином пентозы образуют озазоны, при восстановлении дают пятиатомные спирты (ксилит и арабит), дрожжи не способны их сбраживать, этим пентозы и отличаются от гексоз.

загрузка...

При нагревании с минеральными кислотами пентозы теряют 3 молекулы воды и образуют фурфурол, что характерно для них.

За последнее время благодаря применению различных методов хроматографии глубоко изучен химический состав винограда и вина.

При этом, помимо глюкозы и фруктозы, идентифицированы еще сахароза, рафкноза, стахиоза, галактоза, рамноза, ксилоза, арабиноза, мальтоза, лактоза, d-глицеро-d-маннооктулоза, манно-гептулоза, альтрогептулоза а также маннан и глюкан. Источником последних могут служить винные дрожжи при их автолизе. между собой 1,4-эфирными связями:

Пектиновые вещества

Это высокомолекулярные углеводные соединения. В состав пектиновых веществ входит более 200 до некоторой степени метокси-лированных остатков галактуроновой кислоты, которые соединены между собой 1,4-эфирными связями:

В пектиновые вещества кроме d-галактуроновой кислоты входят еще d-галактоза, d-ксилоза, d-рамноза и l-арабиноза. В некоторых пектинах содержатся rf-глюкоза и l-фукоза.

До настоящего времени нет четкой классификации пектиновых веществ. Согласно физико-химическим свойствам они разделяются на ряд фракций. В пектиновые вещества входят протопектин, растворимый пектин, пектиновая и пектовая кислоты и их соли — пектаты.

Протопектин нерастворим в воде. Он входит в состав первичных клеточных стенок. Но после обработки органическими кислотами или под действием протопектиназы переходит в растворимый пектин.

Протопектиназа не была выделена в чистом виде и до сих пор не включена в классификацию ферментов.

В протопектин входят полигалактуроновые кислоты, которые связаны с крахмалом, целлюлозой и арабаном. Химическая природа протопектина полностью еще не изучена, поскольку он не выделен из растений в нативном состоянии.

Пектин представляет собой растворимые пектиновые кислоты. Он содержится во всех частях растительных клеток, особенно много его в клеточном соке. Пектин легко извлекается водой. В твердом состоянии в зависимости от степени его очистки был выделен из растений в виде порошка от белого до серо-коричневого цвета. Пектин — гидрофильный коллоид с отрицательным зарядом. Согласно данным О. Т. Хачидзе, полученным в 1955 г., молекулярная масса пектина колеблется от 5350 до 6500D, другие считают, что его молекулярная масса гораздо выше и достигает 2000001). На желеобразующую способность пектина влияет молекулярная его масса, а также метоксильное число. Пектиновые растворы обладают высокой вязкостью, вследствие чего при повышенном содержании его в виноградном соке обработка затрудняется, в связи с чем большое значение имеет обработка сока или сусла пектолитическими ферментами.

Изучением механизма действия пектолитических ферментов занимались многие исследователи. Мы подробно остановимся на содержании пектиновых веществ в ягодах и изменениях в процессе переработки винограда, брожения сусла, а также при применении пектолитических ферментов в виноделии для увеличения выхода сусла.

Первые исследования по изучению пектолитических ферментов были проведены в 1935 г. В. Крюссом, затем Е. Пейно, А. А. Мар-таковым, Л. Ф. Моисеенко, X. С. Абдуразаковой. Более подробные сведения приводит Н. А. Мехузла (1968).

Среди пектолитических ферментов главную роль играют пек-тинэстераза и эндополигалактуроназа. При гидролизе пектина под действием пектинэстеразы выделяется метанол, увеличение содержания которого нежелательно. Содержащиеся в сусле пектиновые кислоты тормозят действие пектинэстеразы. Фенольные соединения также ингибируют действие пектолитических ферментов.

В начале созревания винограда пектиновые вещества из твердых частей ягоды частично переходят в сок. При технической зрелости содержание их в соке колеблется от 1 до 2 г/л (О. Т. Хачид-зе, 1955). Виноградный сок, полученный из недозрелого винограда, не содержит пектиновых веществ.

Исследованиями М. А. Амерайна и В. Крюсса, проведенными в 1963 г., показано, как изменяется содержание пектиновых веществ при переработке винограда. В процессе прессования количество пектина в зависимости от фракции сусла увеличивается. Так, в сусле первой фракции количество пектиновых веществ составляет 0,05%, во второй 0,06%, а в третьей 0,2%. Следовательно, сусло последних фракций содержит больше пектиновых веществ, чем сусло первой и второй фракции. Поскольку пектин является гидрофильным коллоидом с отрицательным зарядом, то сусло и полученное из него вино плохо осветляются.

Работы, проведенные в 1963 г. Л. Уссельо-Томассом и С. Та-рантола, показали, что в процессе переработки винограда пектин претерпевает глубокие изменения, особенно в процессе брожения. В винограде содержится пектинметилэстераза, которая приводит к деметоксилизации пектиновых кислот, в результате чего сусло обогащается метанолом. В винограде также содержится, полига-лактуроназа, но она менее активна. Под действием пектолитических ферментов, содержащихся в самих ягодах винограда, пектин начинает распадаться и количество его уменьшается.

При спиртовом брожении происходит дальнейший распад пектина под действием ферментов дрожжей, среди которых имеются и пектолитические. В дрожжах была найдена полигалактуроназа. В связи с этим в вине пектина остается очень мало, а в выдержанных винах обнаруживается в следах. Если в исходном сусле пектина содержится от 0,59 до 0,75 мг/л, то после брожения и формирования вина его остается примерно в 10 раз меньше.

Активность пектолитических ферментов в винограде гораздо. меньше, чем плесневых грибов Aspergillus niger, Aspergillus awa-mory, Aspergillus orysae, Botrytis cinerea и других, из которых в настоящее время получают пектолитические ферментные препараты. При использовании этих препаратов для гидролиза пектиновых веществ в гидролизатах были обнаружены, помимо мономеров d-галактуроновой кислоты, еще арабиноза, ксилоза, галактоза, рамноза и другие моносахариды.

За последнее время С. Оуг и Н. Берг испытали два пектинрасщепляющих ферментных препарата при переработке белого и красного винограда для получения белых, розовых и красных вин. Различия между действием этих двух ферментных препаратов обнаружено не было. Выход сока из белого винограда в среднем составляет 7,1%, а из красного винограда около 6,7%. Сусло из винограда, обработанного ферментными препаратами, фильтровалось лучше и легче осветлялось, содержало сухих веществ до 17%, в контроле до 11%.

Качество опытного вина мало отличалось от контрольного. Известно, что пектиновые вещества не оказывают влияния на качество вина, но продукты превращения пектиновых веществ, в частности" образуемый из них фурфурол, может изменить вкус и букет вина и особенно коньяка.

Пектиновые вещества являются основным источником фурфурола в вине. Образование фурфурола из пектиновых веществ протекает по следующей схеме:

По данным Е. Н. Датунашвили, вина, приготовленные из винограда, обработанного пектолитическими ферментами, более экстрактивны и обладают более хорошим вкусом.

Более глубоко были изучены высокомолекулярные соединения сусла и вина итальянскими учеными Тарантола и Уссельо-Томас-сом (1963). Они установили, что в сусле и вине присутствуют четыре группы веществ, которые различаются между собой электро-форетической способностью. Пектиновые вещества и белки имеют высокую подвижность, а декстрины и пентозаны — низкую. Пользуясь этим свойством, они разделили пектиновые вещества и пентозаны и показали, что эти соединения между собой химически не связаны. Известно, что мякоть и кожица винограда богаты пектином и бедны пентозанами и галактанами. В мякоти ягоды винограда содержится до 40% растворимых коллоидов, а в кожице и семенах около 30%. Коллоиды мякоти состоят в основном из пектинов, арабана и галактана, 50% коллоидов мякоти и кожицы и -25% коллоидов семян состоят из пектинов, 5% коллоидов мякоти и 10% коллоидов кожицы приходятся на арабан, а содержание галактанов с гемицеллюлозой не превышает 15%.

Общее количество коллоидов в вине составляет 300 мг/л. В сусле их примерно в 2 раза больше, чем в вине. При брожении сусла и выдержке вина количество коллоидных веществ уменьшается, главным образом за счет исчезновения групп с высокой электрофоретической подвижностью, т. е. пектинов и белков.

Л. Н. Нечаев (1951) определял количество коллоидов в вине осаждением их спиртом и эфиром. Он нашел в винах коллоидов от 3,6 до 9,7 г/л, в соках значительно больше. Н. А. Мехузла считает, что к коллоидам вина относятся протеины, нуклеиновые кислоты, полисахариды, растворимые фенольные полимеры, которые влияют на качество вина (цвет, прозрачность, вкус и аромат), его фильтрацию и стабильность.

  • Реклама