Обработка вин с целью обеспечения стабильности к полифенольным помутнениям

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ

УДК 663.252

Обработка вин с целью обеспечения стабильности к полифенольным помутнениям

О.С. Егорова; Д.Р. Летфуллина

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, Москва

Вино - многокомпонентная неравновесная живая система, и формирование ее структуры обусловлено совокупностью множества внутренних и внешних факторов, в том числе воздействием человека. Большое значение в формирования типичных свойств — вкуса и цвета вина — имеют фенольные вещества. Они относятся к наиболее легко окисляемым составным частям винограда и вина. Конденсируемые фенольные соединения активно участвуют в окислительно-восстановительных процессах созревания вин, являясь переносчиком кислорода. Полимеризуясь, они выпадают в осадок, а взаимодействуя с белками, дают неустойчивые коллоидные комплексы — танинно-белковые соединения, вызывающие помутнения. Важнейшее свойство фенольных веществ заключается в их способности к ферментативному окислению под воздействием различных оксидаз или в аэробных условиях - под действием солнечного света, что приводит к по-бурению вина.

Полифенолы присутствуют в кожице, косточках винограда и гребнях виноградных кистей. Переходят в сусло в основном из кожицы ягод. Активно участвуют в ОВ-процессах. Взаимодействуют с белками, металлами, фосфатами, образуя труднорастворимые продукты, вызывающие помутнения.

Фенольные соединения встречаются в виде моно-, олиго- и полимерных соединений. Мономерные фенольные соединения в винограде и вине представлены простыми фенолами, а также соединениями, содержащими, помимо ароматического ядра и гидроксиль-ных групп, углеродные боковые цепи (оксибензойные кислоты, оксикорич-ные кислоты, флавоноиды: катехины, антоцианы, лейкоантоцианиды, фла-вонолы, флавоны).

Катехины - родоначальники дубильных веществ конденсированного ряда. Общее содержание катехинов по мере созревания винограда увеличивается и достигает максимума к началу созревания, впоследствии оно несколько снижается. Количество конденсированных катехинов достигает в момент созревания 30 % от общего количества. Катехины и продукты их

превращения влияют на вкус и цвет вин. На окраску выдержанных вин влияют продукты взаимодействия катехинов с лейкоантоцианами и ан-тоцианами.

Антоцианы - красящие вещества растений. Они придают плодам, ягодам, листьям, цветам самые разнообразные оттенки - от розового до черно-фиолетового. При раздавливании винограда происходит экстракция антоцианов из кожицы. При этом введение SО2 ускоряет денатурацию плазмы и усиливает диффузию антоциа-нов. Повышение температуры также способствует увеличению содержания антоцианов в сусле [1].

При брожении наблюдаются два противоположных процесса. С одной стороны, в связи с повышением содержания спирта усиливается экстракция антоцианов, с другой - конденсация ацетальдегида с антоцианами с последующим осаждением.

При выдержке содержание антоцианов уменьшается. Основная причина этого - полимеризация с образованием нерастворимых осадков бурого цвета. Эта реакция протекает в отсутствии кислорода, хотя кислород ее ускоряет. Часть антоцианов конденсируется с альдегидами. Уже через 23 года в вине практически не обнаруживается свободных антоцианов.

Лейкоантоцианиды участвуют в формировании вкуса вин. Избыточное их содержание придает вину излишнюю грубость и горечь. Конденсированные формы обуславливают характерный для красных вин вяжущий привкус.

Танины выделяются гельфильтра-цией и дают соединения с белками, пектинами и целлюлозой. Они состоят из 2-10 элементарных молекул катехи-нов и лейкоантоцианидинов. Каждый танин обладает вяжущим вкусом и накапливается в определенные периоды созревания вина. Танины имеют желтоватый цвет, на воздухе легко окисляются. Танины играют важную роль в окраске красных вин и полноте вкуса.

Полимерные фенольные соединения вин представлены дубильными веществами, лигнином и меланином.

Лигнин - трехмерный полимер фенольной природы, содержится в твердых частях растения винограда, в

гребнях - до 10 %, в семенах - до 15 %, в кожице - мало, в дубовой клепке -17-30 %. При выдержке вина в бочках происходит гидролиз лигнина.

Меланины - это темно-коричневые или черные пигменты. Меланин вина был назван эномеланином. Он локализуется в основном в кожице виноградной ягоды, поэтому в прессовых фракциях сусла его больше, чем в сусле-самотеке. Более высокое содержание эномеланина наблюдается в винах, технология которых предусматривает длительный контакт сусла с мезгой [2].

К достоинствам полифенолов относят определение вкусовых качеств и цвета вина, также они обладают анти-оксидантной активностью и противолучевым эффектом.

Встречающиеся в винах помутнения могут быть разделены в зависимости от причин, их вызывающих, на три категории: биологические, биохимические, физико-химические.

Полифенольные помутнения - разновидность коллоидных помутнений вин, образующихся с участием фе-нольных соединений. Важнейшее их свойство - способность к окислению, особенно для многоатомных фенолов. Лабильные фенольные соединения (пирогаллол, катехины, лейкоантоциа-ны) окисляются в анаэробных условиях уже при действии прямого солнечного света. Окисление идет также ферментативным путем под действием различных оксидаз. Окисление полифенолов протекает через промежуточное образование свободных радикалов, возникающих при отрыве одного атома водорода. Такие радикалы называют феноксильными или семихинонами. В вине полифенолы окисляются через семихиноны и хиноны до олигомеров и полимеров, имеющих оранжево-красную окраску.

В белых столовых сильно окисленных винах побурение вызывают продукты конденсации полифенолов. Взаимодействуя с металлами, белками, полисахаридами и другими компонентами, фенольные соединения оказывают большое влияние на появление коллоидных, белковых, металлических и других помутнений.

Окислительная полимеризация катехинов и лейкоантоцианов идет по пути образования хинонов, которые по реакции Дикса-Альдера (диеновый синтез) дают либо дегидрокатехин, либо дегидролейкоантоциан. Димер, образованный сополимеризацией лейкоантоцианов с катехином, окисляется до хинона, который с новой молекулой димера образует тетрафлавин. Таким образом, основная роль в образовании танатно-белкового комплекса принадлежит продуктам конденсации лейкоантоцианов.

Мономерные формы полифенолов присоединяют белок обратимо за счет

ENGINEERING AND TECHNOLOGY

водородной связи. Образуемые при окислении полифенолов о-хиноны связывают белок необратимо за счет донорно-акцепторной связи между карбонилами хинонов и свободными аминогруппами белков. Поэтому на практике наблюдается обратимый характер полифенольно-белкового помутнения и необратимый хиноново-белкового.

Конденсированные формы полифенолов могут быть также источником окислительного побурения вин. Белые вина при этом темнеют, приобретают желто-коричневые тона, а красные коричневеют, мутнеют и на их поверхности появляется радужная пленка. Это явление называется оксидазным кассом.

Окисление лейкоантоцианов, кате-хинов, антоцианов, флавонов, кофейной и хлорогеновой кислот происходит под действием о-дифенолоксидазы и зависит от рН среды. При низком значении рН фенольные соединения более устойчивы к окислению, а о-дифенолоксидаза имеет пониженную активность.

Таким образом, роль фенольных соединений в образовании помутнений вин чрезвычайна велика. Регулируя их состав и количество, можно влиять на стабильность вин [2].

В настоящее время с целью предотвращения избыточного окисления столовых вин применяют физические, химические и биохимические методы. Большое внимание уделяется препаратам по предупреждению появления помутнений или по борьбе с ними. Так, например, Институт эноло-гии Шампани (Франция) предлагает для предотвращения избыточного окисления столовых вин достаточно экономичные и простые химические и биологические методы. Эти методы предусматривают применение натуральных препаратов на основе инактивированных дрожжей. Один из таких препаратов - глутаром, изготовленный на основе клеточных оболочек дрожжей. Глутаром представляет собой комплексный препарат и служит естественным активатором брожения, натуральным источником полисахаридов и, кроме того, за счет его высокой концентрации обладает ярко выраженной антиоксидантной способностью, сохраняя аромат и свежесть столовых вин [3].

Также для стабилизации вин от по-лифенольных помутнений учеными из Санкт-Петербургского технологического института было предложено применение хитозан-глюканового комплекса из мицелия гриба Aspergillus niger. Показано, что при обработке им вина в течение 3 ч снижается массовая концентрация фенольных веществ, при этом степень их извлечения зависит как от количества вводимого сорбента,

так и от исходной концентрации фенольных веществ в вине [4].

Были проведены исследования по применению хитиновых сорбентов для стабилизации вина. При увеличении температуры от 5 до 50 °С повышается эффективность сорбции железа; значительно снижается мутность вин после обработки хитозаном при температуре 5...30 °С, содержание общих фенольных веществ - 7,1-16,2 %, а поли-фенольных веществ при 50 °С - на 13,6 %. Уменьшается также окислительно-восстановительный потенциал вина при 20 °с, что положительно влияет на вкусовые качества вина [5].

Во ВНИИВиВ «Магарач» разработан порошкообразный комплексный препарат серии «Магарач» для стабилизации столовых вин против биологических и металлических помутнений и предупреждения окисления белых столовых вин. В состав препаратов серии «Магарач» марок 1-А, 1-Б, 2-А, 2-Б входят калия метабисульфит, трилон Б, натриевая соль 5-нитрофурилакриловой кислоты, аскорбиновая кислота; в состав марок 3-А и 3-Б вместо трило-на Б входит 2-водная тринатриевая соль нитрилотриметилфосфоновой кислоты. Комплексные препараты серии «Магарач» оказывают фунги-цидное и бактерицидное действие на микроорганизмы, находящиеся в вине, и обеспечивают устойчивость к помутнениям белых столовых сухих и полусухих вин на 1,5-3 г., белых столовых полусладких и красных столовых сухих, полусухих и полусладких вин — на 6-12 мес. Обработанные вина сохраняют хорошо выраженный букет без посторонних тонов.

Для стабилизации вин против обратимых коллоидных помутнений и частичного удаления кальция ВНИИВиВ «Магарач» рекомендует комплексные препараты. Полифункциональный комплексный препарат может быть использован для стабилизации вин против белковых, полифенольных и кристаллических помутнений, а также для удаления избытка железа и кальция [6].

Комплексная обработка виномате-риалов ЖКС или трилоном «Б», бентонитом, поливинилпирролидоном, холодом, SO2 дозой до 100 мг/дм3 и применение горячего розлива замедляет окислительную полимеризацию, а также конденсацию фенольных соединений и увеличивает срок стабильности вин [7].

Среди препаратов, применяемых для стабилизации вин, широкое распространение получили высокомолекулярные соединения на основе N-винилпирролидона. ^винилпирролидон - виниловое соединение, в котором непредельный радикал связан с азотом: CH2=CHNR, где R - одно- или поливалентный радикал. Он относится

к классу виниллактамов. Полимер ^винилпирролидона - поливинил-пирролидон (ПВП). ПВП получают полимеризацией ^винилпирролидона в водном растворе под действием инициатора - перекиси водорода в присутствии фосфатных или пирофосфатных комплексов меди или железа. Процесс получения ПВП протекает с хорошо регулируемой скоростью и позволяет получить полимер с молекулярной массой 6000-10000 [8]. Обработка поливинилпирролидоном (ПВП) рекомендуется для всех типов вин, склонных к помутнениям, обусловленным появлением окисленных фенольных веществ, которые известны под названием оксидазный касс (побурение), и обратимых помутнений коллоидного характера, вызываемых выпадением в осадок фенольных и белковых веществ. Обработка вин ПВП проводится совместно с обработкой ЖКс, бентонитом, а также может быть совмещена с обработкой холодом и теплом.

Поливинилполипирролидон (ПВПП) представляет собой сополимер ПВП. Поливинилполипирролидон получают при нагревании ^винилпирролидона в присутствии щелочных или щелочноземельных металлов. Предположительно полимеризация протекает путем раскрытия лактамного кольца и двойной связи с образованием полимера.

При этом функциональная группа >N^=0 сохраняется. В отличие от ПВП, ПВПП обладает пространственной структурой, поэтому сорбция фенольных соединений вина происходит и за счет молекулярно-ситового эффекта, благодаря которому сорбент удаляет не только полимерные формы фенольных соединений с высокой молекулярной массой, но и соединения с более низкой степенью полимеризации. Это свойство поливинилполи-пирролидона позволяет применять его не только для исправления окраски уже побуревших вин, но и для предотвращения побурения. Поливинилполипирролидон рекомендуется применять после всех технологических операций, связанных с осветлением вина, но можно его вносить сразу после дробления винограда, во время или после брожения. Возможно использование ПВПП с другими осветляющими компонентами, в том числе с бентонитом. Поскольку обработка поливинилполипирролидоном предотвращает окислительные превращения фенольных соединений вина, можно в этом случае снизить дозы сернистого ангидрида, используемого как антиоксидант. Применение ПВПП улучшает органолептиче-ские свойства обработанных вино-материалов: появляется свежесть и чистота в аромате и вкусе.

Проведенные во ВНИИПБиВП исследования показали эффективность

техника и технология

превентивной обработки виноградного сусла препаратами нового поколения на основе ПВПП для предотвращения окисления фенольных соединений вин. Такая обработка способствует снижению содержания конденсированных форм фенольных веществ и позволяет получить вино-материалы стойкие к полифеноль-ным помутнениям [9, 10].

таким образом, поиск современных средств и разработка новых методов и технологических режимов обработки вин с целью обеспечения стабильности к полифенольным помутнениям - актуальное в настоящее время направление исследований.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кишковский, З.Н. Химия вина / З.Н. Кишковский, И.М. Скурихин. - 2-е изд., переаб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1988. - 254 с.

2. Валуйко, Г.Г. Стабилизация виноградных вин / Г.Г. Валуйко, В.И. Зинчен-ко, Н.А. Мехузла; 3-е изд., доп. - Симферополь: «Таврида», 2002. - 208 с.

3. Оселедцева, И.В. Новый биохимический метод предотвращения избыточного окисления столовых вин / И.В. Оселедцева, Т.И. Гугучкина // Виноделие и виноградарство. - 2010. - № 4. - С. 8-9.

4. Няникова, Г.Г. Применение полиа-миносахаридов из грибов в виноделии / Г.Г. Няникова, Е.Ю. Елдинова // Виноделие и виноградарство. - 2009. - № 6. -С. 30-31.

5. Маметнабиев, Т.Э. Применение хитиносодержащих сорбентов для деме-

таллизации сухих вин / Т.Э. Маметнабиев [и др.] // Виноделие и виноградарство. - 2005. - № 5. - С. 20-21.

6. Зинченко, В.И. Комплексные препараты для стабилизации вин / В.И. Зинченко, А.С. Макаров // Виноделие и виноградарство СНГ. - 1982. - № 2. - С. 19-22.

7. Валуйко, Г.Г. Виноградные вина / Г.Г. Валуйко. - М.: Пищевая промышленность, 1978 г.

8. Cидельковская, Ф.П. Химия N-винил-пирролидона и его полимеров / Ф.П. Сидельковская. - М.: Наука, 1970. - 150 с.

9. Панасюк, А.Л. Эффективность использования препаратов на основе поливинилполипирролидона (ПВПП) для повышения качества красных вин / А.Л. Панасюк [и др.] // Теоретические и практические аспекты развития современной науки: материалы Междунар. науч.-практ. конф., 23 сентября 2017 г., г. Прага. -Нефтекамск: Научно-издательский центр «Мир науки», 2017. - С. 27-33.

10. Панасюк, А.Л. Применение препаратов на основе поливинилполипирро-лидона (ПВПП) для повышения качества красных и розовых вин /А.Л. Панасюк, Е.И. Кузьмина, О.С. Егорова Пиво и напитки. - 2017. - № 4. - С. 18-21.

REFERENCES

1. Kishkovskij, Z.N. Himija vina / Z.N. Kishkovskij, I.M. Skurihin. - 2-e izd., pere-ab. i dop. - M.: Agropromizdat, 1988. -254 s.

2. Valujko, G.G. Stabilizacija vinograd-nyh vin / G.G. Valujko, V.I. Zinchenko, N.A. Mehuzla; 3-e izd., dop. - Simferopol': «Tavrida», 2002. - 208 s.

3. OseLedceva, I.V. Novyj biohimicheskij metod predotvrashhenija izbytochnogo okisLenija stoLovyh vin / I.V. OseLedceva, T.I. Guguchkina // VinodeLie i vinogra-darstvo. - 2010. - № 4. - S. 8-9.

4. Njanikova, G.G. Primenenie po-Liaminosaharidov iz gribov v vinodeLii / G.G. Njanikova, E.Ju. ELdinova // VinodeLie i vinogradarstvo. - 2009. - № 6. - S. 30-31.

5. Mametnabiev, T.Je. Primenenie hitino-soderzhashhih sorbentov dLja demetaLLizacii suhih vin / T.Je. Mametnabiev, G.G. Njanikova, T.V. Kusmarceva [i dr.] // VinodeLie i vinogradarstvo. - 2005. - № 5. - S. 20-21.

6. Zinchenko, V.I. KompLeksnye pre-paraty dLja stabiLizacii vin / V.I. Zinchenko, A.S. Makarov // VinodeLie i vinogradarstvo SNG. - 1982. - № 2. - S. 19-22.

7. VaLujko, G.G. Vinogradnye vina / G.G. VaLujko. - M.: Pishhevaja promysh-Lennost', 1978 g.

8. CideL'kovskaja, F.P. Himija N-viniLpirroLi-dona i ego poLimerov / F.P. CideL'kovskaja. -M.: Nauka, 1970. - 150 s.

9. Panasjuk, A.L. Jeffektivnost' ispoL'zovanija preparatov na osnove poLiv-iniLpoLipirroLidona (PVPP) dLja povyshenija kachestva krasnyh vin / A.L. Panasjuk, E.I. Kuz'mina, O.S. Egorova [i dr.] // Teoret-icheskie i prakticheskie aspekty razvitija sovremennoj nauki: materiaLy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., 23 sentjabrja 2017 g., g. Praga. - Neftekamsk: Nauchno-izdateL'skij centr «Mir nauki», 2017. - S. 27-33.

10. Panasjuk, A.L. Primenenie preparatov na osnove poLiviniLpoLipirroLidona (PVPP) dLja povyshenija kachestva krasnyh i rozovyh vin /A.L. Panasjuk, E.I. Kuz'mina, O.S. Egorova/ Pivo i napitki. -2017. - № 4. - S. 18-21.

Обработка вин с целью обеспечения стабильности к полифенольным помутнениям

Ключевые слова

вино; обработка вин; окисление вин; поливинилполипирролидон; полифенольные помутнения; фенольные вещества

Реферат

В статье приведены литературные данные по составу фенольных соединений виноградных вин и их роли в окислительно-восстановительных процессах, происходящих при формировании и созревании вина. Отмечено, что важнейшее свойство фенольных веществ заключается в их способности к ферментативному окислению под воздействием различных оксидаз или в аэробных условиях - под действием солнечного света, что приводит к побурению вина. Полифенолы активно участвуют в ОВ-процессах, взаимодействуют с белками, металлами, фосфатами, образуя труднорастворимые продукты, вызывающие помутнения. Полифенольные помутнения - разновидность коллоидных помутнений вин, образующихся с участием фенольных соединений. Приведены данные о современных физических, химических и биохимических методах предотвращения избыточного окисления вин, в частности, о препаратах по предупреждению появления помутнений или по борьбе с ними. В настоящее время среди препаратов, применяемых для стабилизации вин, широкое распространение получили высокомолекулярные соединения на основе N-винилпирролидона. Установлено, что применение ПВПП улучшает органолептические свойства обработанных виноматериалов: появляется свежесть и чистота в аромате и вкусе. Проведенные во ВНИИПБиВП исследования показали эффективность превентивной обработки виноградного сусла препаратами нового поколения на основе ПВПП для предотвращения окисления фенольных соединений вин. Такая обработка способствует снижению содержания конденсированных форм фенольных веществ и позволяет получить виноматериалы стойкие к полифенольным помутнениям. Поиск современных средств и разработка новых методов и технологических режимов обработки вин с целью обеспечения стабильности к полифенольным помутнениям -актуальное в настоящее время направление исследований.

Авторы

Егорова Олеся Сергеевна, Летфуллина Диляра Рамилевна

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, 119021, Москва, ул. Россолимо, д. 7, labvin@yandex.ru

Wine Processing to Ensure Stability to Polyphenolic Opacities

Key words

oxidation of wines; phenolic substances; polyphenolic opacities; processing of wines; PVPP; wine

Abstracts

The article gives literature data on the composition of phenolic compounds of grape wines and their role in oxidation-reduction processes occurring during the formation and maturation of wine. It is noted that the most important property of phenolic substances lies in their ability to enzymatic oxidation under the influence of various oxidases or under aerobic conditions - under the influence of sunlight, which leads to a ripening of the wine. Polyphenols are actively involved in the oxidation-reduction processes, interact with proteins, metals, phosphates, forming hardly soluble products that cause turbidity. Polyphenolic opacities - a kind of colloidal opacities of wines formed with the participation of phenolic compounds. Data on modern physical, chemical and biochemical methods for preventing excessive oxidation of wines are given, in particular about preparations for preventing the appearance of opacities or for controlling them. At present, high-molecular compounds based on N-vinylpyrrolidone are widely used among the preparations used for the stabilization of wines. It is established, that the use of PVPP improves the organoleptic properties of processed wine materials: freshness and purity appear in the aroma and taste. Conducted in the All-Russian Research Institute of the Brewing, Nonalcoholic and Wine Industry, studies have shown the effectiveness of preventive processing of grape wort with new generation preparations based on PVPP to prevent the oxidation of phenolic compounds of wines. Such processing helps to reduce the content of condensed forms of phenolic substances and allows obtaining wine materials resistant to polyphenolic opacities. The search for modern means and the development of new methods and technological regimes for processing wines in order to ensure stability to polyphenolic opacities - the current trend of researches.

Authors

Egorova Olesya Sergeevna, Letfullina Dilyara Ramilevna

All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry - Branch of Gorbatov Research Center for Food Systems of RAS, 7, Rossolimo Str., Moscow, 119021, labvin@yandex.ru