Технологическое значение минеральных веществ

Минеральные вещества играют важную роль в развитии виноградного растения, а также в процессах, происходящих'при изготовлении вина. Они входят в простетические группы боль­шого числа ферментов, содержатся в витаминах, образуют комплексы с другими органическими соединениями. Так, медь и железо содержатся в о-дифенолоксидазе, пероксидазе, ката-лазе, цитохромоксидазе; магний — в бетта-фруктофуранозидазе, некоторых фосфатазах; марганец, кобальт, цинк —в малатде-гидрогеназе, декарбоксилазе щавелевоуксусной кислоты. Ко­бальт входит также в состав витамина B₁₂, магний — в состав хлорофилла.

В процессе образования комплексных соединений химиче­ская активность некоторых металлов может значительно воз­растать. Так, комплексная соль тартрата железа весьма ак­тивно катализирует окисление винной кислоты в диоксифумаровую. Некоторые микроэлементы используются для корневой либо внекорневой подкормки виноградников. Они улучшают обмен веществ растений, вследствие чего урожайность виногра­да увеличивается, повышается его сахаристость.

Минеральные вещества активно участвуют в процессах, происходящих при изготовлении вин. Так, наличие их в сусле необходимо для развития дрожжей. Как правило, в сусле со­держатся все химические элементы, необходимые для нормаль­ной их жизнедеятельности.

Ряд металлов, прежде всего железо и медь, активно участ­вует в окислительно-восстановительных процессах при созре­вании вин. Однако избыток металлов может вызвать помутне­ния вин. Например, железо в окисленной форме (Fe³⁺) с фенолытыми веществами вин образует труднорастворимые танаты черноватого цвета, которые могут вызвать помутнения (черный касс). Образование осадка зависит от рН вина. Наи­большие количества его образуются при рН от 3 до 3,5 и нали­чии в вине свободного железа. Свободное железо может при взаимодействии с фосфорной кислотой в белых винах образо­вывать труд иорашюри мое соединение белого цвета. В резуль­тате этого в вине появляется помутнение, называемое белым кассом.

Некоторые органические кислоты (лимонная, яблочная, в меньшей степени винная), напротив, способны связывать некоторые металлы, в частности железо, в растворимые комп­лексы. В связи с этим лимонная кислота используется в ряде стран для предотвращения помутнений вин, содержащих повы­шенные количества железа. Железо, связанное в комплексы, не вызывает помутнений. Известны случаи, когда вина, содер­жавшие 50—70 мг/дм³ железа (так называемого общего), были устойчивы в отношении кассов, так как большая часть его нахо­дилась в форме комплексного соединения. Причем только при содержании общего железа не более 7 мг/дм³ помутнений, связанных с этим металлом, практически не возникает.

Медь также может в присутствии сернистой кислоты и бел­ковых веществ образовывать труднорастворимый коричневый осадок (медный касс). В отличие от железа в этой реакции участвует восстановленная форма меди (Cu⁺). Критическая концентрация меди, способная вызвать помутнения, равна 1 мг/дм³. Имеются также данные об образовании труднораство­римых соединений меди с лейкоантоцианидинами, которые дают коричнево-красный осадок, быстро растворяющийся на свету. Помутнения, связанные с повышенным содержанием в ви­нах алюминия, наблюдаются чаще всего в белых крепленых винах. В сухих винах, имеющих сравнительно низкий рН, оса­док обычно растворяется. При содержании алюминия более •5 мг/дм³ в вине появляются неприятные тона в аромате и во вкусе, вино обесцвечивается. Частично алюминий может быть удален при обработке вина желтой кровяной солью.

Олово, так же как и алюминии, вызывает помутнения глав­ным образом в белых винах, в них появляется белый осадок. В осадке обычно обнаруживаются белки и сера. Хотя по сани­тарно-гигиеническим нормам в вине допускается содержание олова до 50 мг/дм³, с технологической точки зрения во избежа­ние образования помутнений количество его не должно превы­шать 1 мг/дм³. Для предотвращения помутнений, обусловлен­ных повышенным содержанием олова, в вино добавляют ли­монную кислоту.

Цинк и никель также вызывают помутнения вин, если ко­личество их превышает определенную величину. В образовав­шихся осадках содержатся белки и следы других элементов. При этом наблюдается также нежелательное изменение цвета, вкуса и аромата вина.

Вина обладают слабой радиоактивностью — от 0,1 до 1 нкю-ри, меньшей, чем у минеральных вод. Радиоактивность вин обусловлена главным образом присутствием изотопа К⁴⁰ и три­тия. Поскольку полураспад трития равен 12 годам, то молодые вина обладают большей радиоактивностью, чем старые. По содержанию трития можно объективно определить возраст вина.

Билет № 29.

Диоксид серы.

Ранее считалось, что S0₂ не является естест­венной составной частью винограда и вина. В последнее время было, однако, показано, что некоторые винные дрожжи из сое­динений серы, содержащихся в винограде, при брожении могут образовывать заметные количества S0₂ — до 50 мг/дм³ и более.

Диоксид серы широко используется на разных этапах пере­работки винограда и изготовления вин, что обусловлено его антисептическими и антиоксидантными свойствами.

При введении S0₂ в буферные растворы образуются различ­ные его формы: неионизированный растворенный S0₂, ионы HS0₃^- и при рН выше 4 —ионы сульфита:

S0₂ =HS0₃' = S0₃".

Между этими формами устанавливается динамическое рав­новесие, зависящее от рН и температуры. Например, при ком­натной температуре и рН 3—4 время установления этого равно­весия составляет 3 дня. Параллельно часть введенного S0₂ связывается с составными компонентами вина, часть диффун­дирует в клетки микроорганизмов, часть теряется за счет окис­ления кислородом воздуха, присутствующим в вине.

Сумма газообразного растворенного в вине S0₂ (1—10%) и его ионных форм в виде HS0₃' (примерно 94—96%) и S0₃" (обычно до 1%) условно обозначается как свободная сернистая кислота.

В суслах и винах, помимо свободных форм, сернистая кис­лота находится в соединении с некоторыми компонентами. Эту часть условно называют связанной. Сумма свободной и связан­ной сернистой кислоты называется общей. Обычно свободные формы S0₂ составляют 10—30% общего количества S0₂, лишь редко до 40%.

,,Диоксид серы связывается главным образом карбонильны­ми соединениями (альдегиды, кетоны). Прочность образовавшихся веществ зависит от типа такого соединения, рН, темпе­ратуры.

Альдегидсернистая кислота характерна для сухих вин и сбраживаемых сусел. В сухих винах (особенно белых) пред­ставлено до 50—70% связанных форм S0₂. Константа диссо­циации альдегидсернистой кислоты очень низка, поэтому сво­бодного диоксида серы в присутствии этой кислоты в раство­ре может содержаться около 1—3%. Изменение рН в кислой зоне (в пределах рН вина) не влияет на константу диссоциа­ции кислоты. Повышение температуры, например, с 20 до 37 °С также заметно не изменяет константу диссоциации, что очень важно, так как концентрация S0₂ в результате распада соеди­нений с альдегидами не может заметно повышаться в желудке человека при потреблении вина.

Соединения S0₂ с сахарами характерны для сусел, десертных и полусладких вин. Из Сахаров наиболее прочные соединения с диоксидом серы образует арабиноза. Глюкоза связывается с ним почти в 10 раз слабее арабинозы, а фруктоза и сахароза не связываются вовсе. Практически при содер­жании свободного S0₂ до 100 мг/дм³ 1 г глюкозы связывает в зависимости от рН 0,2—0,8 мг диоксида серы, а 1 г арабино­зы— 8—12 мг. Следовательно, связывание диоксида серы с са­харами происходит намного медленнее, чем с ацетальдегидом. Причем при взаимодействии глюкозы и диоксида серы для достижения динамического равновесия при температуре 13°С требуется 7 дней, при 22 °С — 24 ч, а при 37 °С — только 2 ч. При связывании глюкозы с S0₂ образуется глюкозосульфоно-вая кислота. В отличие от альдегидсернистой кислоты на дис­социацию глюкозосульфоновой кислоты большое влияние ока­зывает температура — при ее повышении распад усиливается. Так, в растворе, содержащем 50 г/дм³ глюкозы и 100 мг/дм³ свободного диоксида серы, при температуре 13 °С глюкозосуль­фоновой кислоты обнаружено 42 мг, при 22 °С — 34 мг и при 37 °С — 25 мг.

Взаимодействие S0₂ с глюкозой (при температуре около 20°С) наиболее полно и быстро проходит при рН 3,3. Это обус­ловлено тем, что при данном рН примерно 97% S0₂ находится в бисульфитной форме (HSО₃^-). наиболее полно реагирующей с глюкозой. Диоксида серы, связанного с сахарами, в сухих ви­нах образуется мало, в основном за счет реакции с арабинозой; в десертных винах — намного больше.

Соединения S0₂ с другими компонентами вина образуются довольно легко. Например, реакция взаимо­действия цистеина с S0₂ протекает быстро, образующаяся цистеинсульфоновая кислота представляет собой довольно ус­тойчивое соединение. Сернистая кислота, как и ее соли, также может присоединяться к антоцианам. Образовавшееся соедине­ние, однако, непрочно, легко разрушается при нагревании с освобождением исходных веществ в неизменном виде. Реакция сернистой кислоты с антоцианами легко обнаруживается по их обесцвечиванию. В старых винах, где свободных антоцианов мало, обесцвечивающий эффект сернистой кислоты незначи­телен.

Глюкуроновая и галактуроновая кислоты, найденные в сус­ле и винах в количестве 200—1000 мг/дм³, довольно активно реагируют с сернистой кислотой. Так, при наличии 100 мг/дм³ свободной S0₂ и рН 3,3 1 г глюкуроновой кислоты связывает 10 мг, а 1 г галактуроновой — 25 мг сернистой кислоты. Всего в винах за счет уроновых кислот связывается примерно 2— 25 мг/дм³ S0₂. Кетокислоты сусла и вина взаимодействуют с сернистой кислотой еще энергичнее. Так, при содержании в растворе 100 мг/дм³ свободной S0₂ и рН 3,3 100 мг пировино-градной кислоты связывают 50 мг S0₂, a 100 мг а-кетоглутаровой — 25—35 мг S0₂. Поскольку кетокислоты находятся в сус-лах и винах в заметных количествах (пировиноградная 10— 100 мг/дм³, альфа-кетоглутаровая 15—110О мг/дм³), то они играют значительную роль в связывании S0₂. В общем за счет уроновых и кетокислот в винах и суслах связывается 20—80 мг/дм³S0₂.

Сернистая кислота взаимодействует также с ацетилметил-карбинолом и диацетилом, правда, менее энергично. Посколь­ку в винах ацетоина и диацетила содержится мало, то и роль их в связывании S0₂ незначительна.

Установлено, что в винах SO₂ связывается также с различ­ными кетосоединениями, образующимися вследствие окисления Сахаров: 2-кетоглюконовой кислотой, 2,5-дикетоглюконовой кис­лотой, 5-кетофруктозой, ксилозонами. Этих веществ много со­держится в винах из винограда, пораженного Ботритис цинереа, и в винах, подвергшихся уксусному и молочному бро­жению.

Поиск по сайту: