Влияние биологического азотопонижения на физико-химические показатели природно-полусладкого вина

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние биологического азотопонижения на физико-химические показатели природно-полусладкого вина

Общее земледелие, растениеводство (сельскохозяйственные науки)

Прах Антон Владимирович к.с.-х. н., старший научный сотрудник; Агеева Наталья Михайловна д.т.н., профессор, главный научный сотрудник Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия»; Дергачев Дмитрий Владимирович к.с.-х. н., директор

Аннотация

На примере двух сортов винограда - классического европейского Шардоне и межвидового гибрида Екатеринодарский - исследование влияние биологического азотопонижения на физико-химические показатели природно-полусладкого вина, в том числе аминокислоты и ароматобразующие компоненты. Установлено, что применение предлагаемой технологии способствует активному потреблению аминокислот дрожжами в стадии брожения. При этом дрожжевыми клетками наиболее активно потреблялись аланин, валин, фенилаланин, гистидин, аспарагиновая, аминомасляная, глютаминовая кислоты, лейцин, лизин, сирин, тирозин, треонин. Незначительное увеличение концентрации аминокислот отмечено по завершению брожения, когда клетки дрожжей перешли в стационарную фазу развития. Однако содержание всех аминокислот, за исключением пролина, в виноматериале было меньше, чем в винограде и бродящем сусле.

В результате биологического азотопонижения, в экспериментальных вариантах концентрация азотистых соединений (общего и аминного азота) была в три раза меньше, чем в контрольных. Установлено различие в концентрации ароматобразующих компонентов в винах, приготовленных из обоих сортов винограда по различным технологиям. В экспериментальных вариантах отмечено большее накопление практически всех компонентов ароматобразующего комплекса (особенно эфиров, терпеновых соединений, фенилэтанола, ионона) за исключением высших спиртов. Экспериментальные образцы природно-полусладких вин из сортов винограда Шардоне и Екатеринодарский характеризовались ярким цветочно-плодовым ароматом и имели более высокую дегустационную оценку в сравнении с классической технологией

Ключевые слова: биологическое азотопонижение, азотистые соединения, аминокислоты, ароматобразующие компоненты, органолептическая оценка

Современная нормативная документация предусматривает производство вин с остаточным сахаром (природно-полусухих и природно-полусладких) путем остановки спиртового брожения одним из известных способов [1,2]: отделением активных дрожжей от бродящего сусла, применением сорбентов, термическими воздействиями, мембранной фильтрацией и т.п. К числу перспективных и недостаточно изученных, относится технология производства полусухих и полусладких вин путем биологического азотопонижения [3,4], основанная на усилении ассимиляции микроорганизмами усваиваемых азотсодержащих компонентов бродящей среды, необходимых клетке для поддержания активного физиологического состояния и биосинтетических функций. При брожении, с одной стороны, происходит потребление азотистых веществ размножающимися дрожжами, главным образом на логарифмической фазе роста, а с другой - выделение их клетками в виноматериал в период стационарной фазы развития дрожжей и фазы отмирания. Задача специалистов - тщательный контроль азотистых веществ в период брожения. Необходимо отделить дрожжевые клетки от молодого виноматериала в тот момент, когда концентрация азотистых соединений достигла минимального значения.

В процессе брожения аминокислоты претерпевают существенные изменения. Известно [5,6,7], что дрожжами наиболее легко усваиваются изолейцин, триптофан, аргинин, валин, гистидин и аспарагиновая кислота, плохо - треонин, фенилаланин, тирозин, метионин, серии, лизин, глицин, глутаминовая кислота, лейцин и пролин. Как показывают результаты исследований химического состава виноматериалов [8,9], приготовленных с использованием различных рас дрожжей, динамика потребления аминокислот различными расами дрожжей неодинакова и зависит не только от генетических особенностей клеток, но и от условий брожения.

Цель работы - установить динамику изменения концентрации аминокислот при брожении виноградного сусла в технологии природно-полусладких вин.

Объекты и методы исследований. Для проведения исследований использовали сусло белых сортов винограда Шардоне и Екатеринодарский, урожай 2019 года, опытный участок АЗОСВиВ (филиал ФГБНУ СКФНЦСВВ):

- Шардоне - белоягодный, классический европейский технический сорт винограда, относится к эколого-географической группе западноевропейских сортов винограда;

- Екатеринодарский - белоягодный сорт селекции СКЗНИИСиВ (г. Краснодар), получен при скрещивании Каберне Совиньон х Саперави северный.

Для сбраживания виноградного сусла применяли расу активных сухих дрожжей Actiflore BO 213 (вид Saccharomyces cerevisiae), производитель фирма LAFFORT, Франция.

Брожение проводили в анаэробных условиях с применением гидрозатворов. По достижении активного забраживания, процесс подавлялся внесением сернистого ангидрида, последующего охлаждения (+2 ⁰С) и фильтрацией. При этом было проведено 5 циклов забраживания-фильтрации с расходованием каждый раз на брожение 3-5 г/100 см³ сахаров.

Для определения физико-химических показателей полусладких вин применяли методики [10]. Массовую концентрацию аминокислот определяли методом капиллярного электрофореза (Капель 105Р, Россия) [11].

Обсуждение результатов. В таблице 1 приведены физико-химические показатели винограда, использованного в экспериментах. Следует отметить высокую концентрацию сахаров, которая позволяет приготовить природно-полусладкие вина. При проведении брожения высокосахаристого сусла нами использована технология азотопонижения, позволяющая создать в бродящей среде недостаток легко усваиваемых питательных компонентов, прежде всего аминокислот, в результате чего бродильная активность клеток значительно снижается. Это позволяет сначала замедлить, а затем остановить брожение с сохранением сахаров природных винограда. Идентичную технологию широко применяют при производстве итальянского игристого вина Асти Спуманте: именно по причине многократного забраживания и фильтрации формируется своеобразный букет с оттенками цветов липы и акациевого меда [12,13].

Таблица 1 - Физико-химические показатели винограда и виноматериалов

Начальная стадия брожения виноградного сусла характеризуется значительным потреблением аминокислот дрожжами; более поздние стадии - их выделением в среду за счет жизнедеятельности и автолиза дрожжей. Проведенные исследования (таблица 2) показали, что на третьи сутки активного брожения количество аминокислот уменьшилось.

По эффективности потребления дрожжами аминокислоты можно разделить на три группы:

- интенсивное потребление аминокислот: аланин, валин, фенилаланин, гистидин, аспарагиновая, аминомасляная, глютаминовая кислоты, лейцин, лизин, сирин, тирозин, треонин;

- слабая ассимиляция: пролин;

- среднее потребление - цистеин, метионин.

Таблица 2 - Изменение аминокислотного состава сусла в процессе брожения, мг/дм³

По завершению брожения при переходе дрожжей в стационарную фазу развития увеличивается проницаемость дрожжевой оболочки, в связи с чем отмечается увеличение концентрации всех аминокислот за счет обогащения среды компонентами жизнедеятельности дрожжевой клетки. При этом содержание всех аминокислот, за исключением пролина, в виноматериале было меньше, чем в винограде и бродящем сусле. Таким образом, примененный в эксперименте технологический прием, основанный на многократной остановке брожения, обеспечил получение вина с низкой концентрацией аминокислот.

Следует отметить, что высокие остаточные концентрации серосодержащих аминокислот в виноматериале нежелательны, так как именно они являются предшественниками формирования посторонних тонов, в том числе сероводородного [14,15]. В наших исследованиях концентрация цистеина - предшественника сероводорода - в процессе брожения уменьшилась более чем в два раза: при проведении дегустации посторонних тонов не обнаружилось.

В таблице 3 приведены физико-химические показатели виноматериалов, произведенных с применением способа азотопонижения, в сравнении с традиционной технологией, предусматривающей полное сбраживание сахаров с последующим дозированием сахарсодержащих компонентов. Результаты анализа свидетельствуют о соответствии вин требованиям ГОСТ 32030, в том числе по массовой концентрации сахаров, характерной полусладким винам.

Таблица 3 - Физико-химические и органолептические показатели виноматериалов

Установлено, что в экспериментальных вариантах концентрация азотистых соединений в три раза меньше, чем в контрольных, что пролонгирует устойчивость виноматериалов к коллоидным помутнениям.

Органолептическая оценка показала, что экспериментальные варианты, особенно Шардоне, характеризовались ярким ароматом с цветочными тонами (цвет липы, акации, жасмина), с нюансами экзотических фруктов. Это согласуется с данными [12,13], согласно которым азотопонижение называют управляемой жизнедеятельностью дрожжей и «биологической ароматизацией» вина. В связи с этим, большой интерес представляет анализ концентрации и качественного состава ароматобразующих компонентов в произведенных виноматериалах (таблица 4).

Анализ экспериментальных данных, представленный в таблице 4, свидетельствует о различии в концентрации ароматобразующих компонентов в винах, приготовленных из обоих сортов винограда по различным технологиям. В экспериментальных вариантах отмечено большее накопление практически всех компонентов ароматобразующего комплекса за исключением высших спиртов. Образование высших спиртов вине связывают с превращениями аминокислот [16,17,18].

Таблица 4 - Ароматобразующие компоненты виноматериалов, произведенных по традиционной и экспериментальной технологиям, мг/дм³

Так, предшественниками изобутанола и изоамилового спирта являются валин и лейцин, пропанол из треонина. Поэтому, снижение концентрации аминокислот при азотопонижении приводит к закономерному уменьшению содержания высших спиртов в экспериментальных образцах вин. Кроме того, известно, что поэтапное снижение концентрации азотистых соединений сопровождается активным эфирообразованием [19,20]. В результате накопление эфиров, особенно этилкаприлата, этилкаприната, этиллактата, этиллаурата, в экспериментальных вариантах значительно выше, чем при традиционной технологии.

Терпеновые соединения - линолоол, терпениол, цитранелол, гераниол, цитраль -, а также ароматный спирт фенилэтанол и кетон ионон придают винам яркие цветочные тона с легкими плодовыми и цитрусовыми оттенками. Накопление приятной гаммы веществ в экспериментальных вариантах обоих сортов винограда, но особенно Шардоне, было значительно выше в сравнении с традиционной технологией. Это согласуется с концепцией биологической ароматизации вин, даже получаемых из простых, нейтральных по аромату сортов винограда.

Считается, что для образования летучих кислот также необходимы аминокислоты [19,21]. Следовательно, снижение их количества приводит к уменьшению образования летучих кислот, в том числе уксусной и пропионовой, участвующих в формировании посторонних тонов. Образование изомасляной кислоты (приятные фруктовые тона) связывают с жизнедеятельностью дрожжей и процессом синтеза/потребления валина: чем активнее использование клеткой валина, тем большее количество изомасляной кислоты образуется, что и наблюдалось в наших экспериментах независимо от сорта винограда.

Таким образом, установлена корреляция между технологией производства полусладкого вина и составом аминокислот и ароматобразующих компонентов. Показано, что применение поэтапной технологии забраживания-фильтрации приводит к снижению концентрации в вине азотистых соединений, в том числе аминокислот, увеличению содержания эфиров, терпеновых соединений, фенилэтанола, ионона, обеспечивающих формирование в винах яркого цветочно-плодового аромата.

аминокислота брожение ароматобразующий вино

Литература

1. Агеева Н.М., Аванесьянц Р.В. Биохимические особенности производства коньячных виноматериалов. Краснодар: Просвещение-Юг, 2011. 135 с.

2. Агеева Н.М., Даниелян А.Ю., Толмачева Е.Н., Сосюра Е.В. Влияние новых рас дрожжей на состав азотистых соединений в виноградных столовых винах // Е.А.Вестник АПК Ставрополья. 2014. № 3 (15). С. 7-11.

3. Агеева Н.М., Ажогина В.А. Зависимость качества столовых вин из винограда перспективных сортов от аминокислотного состава их сусел // Виноград и вино России. - 1995. - №4. - С. 24-26

4. Супрун И.И., Агеева Н.М., Лободина Е.В., Насонов А.И., Токмаков С.В., Прах А.В. Анализ генетического разнообразия естественных популяций рода saccharomyces как основа поиска штаммов, перспективных для виноделия Плодоводство и виноградарство Юга России. 2019. № 59 (5). С. 118-132.

5. Методы технохимического контроля в виноделии / Под ред. В. Г. Гержиковой. - Симферополь: Таврида, 2002. - 260 с.

6. Постная А.Н. Теоретические и практические основы прогнозирования, предупреждения и устранения пороков виноградных вин: Автореф.дис. д-ра техн. наук - Ялта, 1991. - 47 с.

7. Родопуло А.К. Ароматобразующие вещества винограда // Приклад. биохимия и микробиология. - 1990. - Т.26. - Вып.5. - С.579-590.

8. Сборник основных правил, технологических инструкций и нормативных материалов по производству винодельческой продукции. - М.: Пищепромиздат, 1998. - С.21-22.

9. Теория и практика виноделия. Т. 3. Способы производства вин. Превращения в винах / Ж. Риберо-Гайон, Э.П. Пейно, Риберо-Гайон, П. Сюдро; пер. с франц., под ред. Г.Г. Валуйко. М.: Пищ. пром-сть, 1980. 480 с.

10. Якуба Ю.Ф. Применение капиллярного электрофореза для определения аминокислот в винах специальных технологий / Ю.Ф. Якуба // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2006. -Т.72. - №4. - С.11-15.

11. A Review / M.G. Lambrechts, I.S. Pretorius // S. Afr. J. Enol. Vitic. - 2000. - Vol. 21, Special Issue. - Р. 97-129.

12. Cao Zh. Minicking the ol thickness-shear-mode acoustic sensor array /Zh.Cao, D.Xu, Jian-Hui Jiang, Ji-Hong Wang, H.Lin, Cheng-Jiang Xu, Xiao-Bing Zhang, Ru-Qin. Yu//Anal. Chim. Acta. 1997. V.335, №1-2. P. 117-125.

13. Ciani М., Maccarelli F. Oenological properties of non-Saccharomyces yeasts associated with wine-making // World Journal of Microbiology and Biotechnology. - 1998.- № 2, P. 199-203.

14. Mansfield А.К. Characterization of kеy volatile compounds in red table wines produced from frontenac grapes (Vitis spp.) // А dissertation submitted to the faculty of the graduate School of the university of Minnesota. - USA, 2008. - 100p

15. Minarik E. Zur Aktivierung der alkoholische Gдrung durch Hefezellwдnde // Mitt. Klosterneuburg.- 1986.№ 36, № 5.- P. 194-197.

16. Moreno-Arriba М., Polo М. Winemaking Biochemistry and Microbiology: Current Knowledge and Future Trends // Critical Reviews in Food Science and Nutrition.- 2005.- № 4.- P. 265-286

17. Moreno-Arribas M.V. Wine chemistry and biochemistry. Shringer / M.V. Moreno-Arribas, M.C. Polo // New York, 2009 - 728 p.

Размещено на Allbest.ru