Аналіз технології визначення вмісту глюкози у виноматеріалі ензимним амперметричним біосенсором

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

За останні десятиріччя біологія бурхливо розвивається та створює нові наукові напрямки, такі як - фізико-хімічна біологія, яка складається з біохімії, біофізики, молекулярної біології, генетики, біоорганічної хімії, імунології та мікробіології.

В результаті стрімкого прогресу різних складових частин фізико-хімічної біології виникло нове спрямування у науці та виробництві, яке отримало назву - біотехнологія.

Це міждисциплінарна галузь науково-технічного прогресу, яка є більш зрілим станом у розвитку біології, яка нині і в майбутньому займатиметься створенням цілого з елементів вивчених раніше.

Біотехнологія є однією з найбільш перспективних і прогресуючих галузей науково-технічної і промислової діяльності.

З її розвитком пов'язано вирішення ряду важливих соціальних, сировинних, продовольчих і екологічних проблем. Світовий бізнес в біотехнологічній галузі переживає період підвищення інвестиційної активності в науковій, освітянській та промисловій сферах, стрімко зростає ринок біотехнологічної продукції медичного, сільськогосподарського та харчового призначення. Досягнутий рівень біотехнології в світі став можливим завдяки розвинутій системі освіти і наукових досліджень. Так, в Англії і Сполучених штатах Америки, які є лідерами біотехнології, цим напрямком займаються декілька сот університетів, науково-дослідних інститутів, центрів.

Актуальність дослідження: Одним з перспективних напрямків розвитку сучасної біотехнології є покращення заходів для виготовлення різних видів продукції.

Аналіз стану виготовлення рослинної сировини та її переробки, у тому числі винограду та сировини для виготовлення пива показує, що вирощування сортів для виготовлення якісної сировини і утилізація відходів виноробства та пивоваріння в Україні, на відміну від рівня високорозвинених країн, мало ефективне. Через низьку врожайність та малу сортову різновидність і застарілі аграрні заходи затрати на виробництво зростають, а відповідно якість продукції помітно знижується

У той же час, завдяки науковим дослідженням, існують реальні підходи і розробки якісно нових технологій вирощення, виготовлення та переробки харчових продуктів.

Об'єктом дослідження є технологія визначення вмісту глюкози у виноматеріалі ензимним амперметричним біосенсором.

Предмет дослідження методика визначення вмісту глюкози у вині за допомогою амперметричного біосенсора на основі платинового друкованого електрода SensLab та глюкозооксидози (ГОД).

Мета роботи: вивчити і науково обґрунтувати оптимізацію методики визначення глюкози амперметричним біосенсором на основі іммобілізованої глюкозооксидази та платинового друкованого електрода SensLab для проведення її аналізу у винах та виноматеріалах.

Досягнення поставленої мети зумовило необхідність вирішення наступних завдань:

1) Знайомство з літературою;

2) Ознайомитися з загальною класифікацією спиртних напоїв та їх характеристикою та способом приготування;

3) Ознайомитися з даними про хімічний склад вина;

4) Розглянути класифікацію виноградних вин;

5) Охарактеризувати деякі важливі компоненти вина та методи їх визначення, що традиційно застосовуються у виноробстві;

6) Ознайомитися із технологічною схемою виробництва пива;

7) Проаналізувати основну сировину для виробництва пива;

8) Розглянути оптимізацію методики визначення глюкози амперметричним біосенсором.

1. Загальна класифікація спиртних напоїв та їх характеристика

Міцні алкогольні напої -- питний спирт, горілка, лікеро-горілчані вироби, виноградні і плодові вина і коньяки -- містять достатньо високий відсоток етилового спирту.

У залежності від вмісту спирту, цукру і за призначенням лікеро-горілчані вироби підрозділяють на кілька груп (табл. 1)

У світовій спільноті спиртна галузь в даний час модернізується. Виробляється етиловий спирт сорту Екстра-люкс, екстра, збільшуються об'єми і підвищується якість вироблюваних плодових вин, створюються технології алкогольних напоїв профілактичного лікувального призначення, в основі яких лежить високоякісна екологічно чиста рослинна сировина.

Саме для того вчені в галузі біотехнології впроваджують заходи для підвищення якості сировини.

Різновиди спиртних напоїв.

Горілка є суміш ректифікованого етилового спирту із зм'якшеною водою, оброблена активованим вугіллям і профільтрована. При цьому віддаляються сивушні масла, альдегіди, механічні та інші домішки, які додають горілці неприємні запах і присмак, утворюють осад, "біле кільце".

Коньяк -- міцний алкогольний напій, одержаний змішуванням коньячного спирту, спиртованої води, цукрового сиропу. Коньячний спирт одержують перегонкою сухих білих виноматеріалів при тривалій витримці в дубових бочках. Всі споживчі властивості коньяку формуються на стадії цієї витримки, після розливу в пляшки вони не поліпшуються. Залежно від віку коньячних спиртів коньяки класифікують на ординарні (три, чотири, п'ять зірочок), марочні (КВ -- коньяк витриманий, КВВЯ -- коньяк витриманий вищої якості, КС -- коньяк старий) і колекційні (Дойна, Тбілісі, Київ, Святковий та ін.).

Лікеро-горілчані вироби класифікують за змістом етилового спирту і цукру, які в основному визначають органолептичні властивості напоїв і їх дію на організм.

Лікери міцні містять спирту до 45 % Їх готують з використанням ароматичних спиртів, відігнаних з ефіромаслинної сировини. До цієї групи виробів входять лікери: Кристал, Анісовий, М'ятний, Апельсиновий і ін. Лікери десертні при тому ж або меншій наявності цукру і кислотності, що у міцних лікерів, містять менше спирту. Для їх виготовлення використовують плодово-ягідні спиртовані соки і морси, настій ефіромаслинної сировини. Випускають лікери: Яблучний, Вишневий, Кавовий, Рожевий. Смак їх солодкий або кисло-солодкий з присмаком плодово-ягідної сировини, пряно-ароматичної, какао, кави. Разом з традиційними лікерами останніми роками налагоджений випуск нового вигляду: слабо-градусних, емульсивних, цитрусових, солодових, а також на основі вин, саке, пиво.

Креми. Характеризуються густою в'язкою консистенцією, пов'язаною з високим змістом цукру, і нижчої, ніж у інших лікерів, спиртуозністю. Готують креми переважно на плодово-ягідній сировині, какао-продуктах, про що свідчать їх найменування -- Абрикосовий, Вишневий, Кизиловий, Шоколадний фліп. На світовому ринку вони мають підвищений попит.

Наливки в порівнянні з лікерами містять менше цукру і спирту, готують їх на плодово-ягідних морсах ароматизацією ефірними маслами, оліями, есенціями. Випускають: Вишневу, Аличеву, Білоруську, Десертну, Запіканку.

Пунші. Високо екстрактні тонізуючі напої із зниженою спиртуозністю. Готують з використанням спиртованих плодово-ягідних соків, цукру, морсів, настоїв пряно-ароматичної сировини, ефірних масел, лимонної кислоти, портвейнів і ін. Якнайповніші смакові властивості пуншу виявляються при вживанні його з чаєм в співвідношенні 1:1, кип'яченою або газованою водою.

Класифікація виноградних вин.

У залежності від кольору винограду вина поділяються:

ь Білі вина - їх колір від світло-солом'яного із зеленуватим відтінком (молоді сухі) до темно - янтарного (десертні і кріплені.). З плином часу білі вина, при тривалій витримці змінюють своє забарвлення: сухі темніють і набувають темно-золотисте забарвлення, десертні і кріплені стають темно-бурштиновими.

ь Рожеві вина - забарвлення від світло-рожевого, тілесного до темно-рожевого, світло-рубінового.

ь Червоні вина - їх колір від темно-рубінового з фіолетово-сизуватим відтінком (молоді) до темно-гранатового з коричнево-цегляним відтінком у тонкому верхньому шарі (вікові). При тривалій витримці інтенсивність забарвлення червоних вин знижується і вікові вина завжди світліше молодих.

Класифікація вин за змістом цукру:

ь Столові сухі вина. Головна їхня особливість повна відсутність цукру і невисокий вміст спирту (10-12 %). Виноматеріал, отриманий після бродіння, ніколи не спиртують. При виготовленні білих вин зброджується попередньо відпресований з винограду сік. Червоне ж вино роблять так: сік не відокремлюють від подрібнених ягід, а зброджують на мезглі, тобто разом з ягодами. І тільки потім всю цю збродну масу віджимають під пресом.

ь Столові напівсухі, напівсолодкі вина. Такими вони стають від того, що процес бродіння штучно переривається різким охолодженням бродячого сусла. При цьому в ньому накопичується 11-13 % спирту і залишається 3-8 % цукру.

ь Кріплені (спеціальні) вина - У бродяче сусло додається спирт. При цьому бродіння припиняється, і в суслі залишається рівно стільки незбродженого цукру, скільки необхідно. Кріплені вина поділяють на міцні, десертні і ароматизовані.

Класифікація вин за вмістом спирту:

ь Їдальні (натуральні) вина - отримують повним або частковим спиртовим бродінням виноградних грон, мезги або сусла і містять спирт етиловий отриманий в результаті природного бродіння. Вони містять 8,5-14 % об. спирту.

ь Кріплені (спеціальні) вина - (міцні та десертні) виробляють шляхом неповного зброджування винограду, мезги або сусла з подальшим додаванням етилового спирту, а також з виноматеріалів із застосуванням спеціальних технологічних прийомів, що додають специфічні органолептичні властивості. Міцні вина містять більше спирту (17-20 % об.) І менше цукру (до 14 г/100 мл), а десертні, навпаки, - менше спирту-12-17 % об., І більше цукру-до 35 г/100 мл.

Класифікація вин в залежності від термінів витримки і використовуваних для цього ємностей високоякісні вина поділяються на 3 групи:

ь Витримані вина - вина покращеної якості з обов'язковою витримкою у великих стаціонарних ємностях, перед розливом у пляшки, не менше 6 місяців (рахуючи з 1 січня наступного за врожаєм року).

ь Марочні вина - вина високої якості, тривалість витримки яких у великих стаціонарних ємностях повинна бути не менше 1,5 року для марочних столових вин і не менше 2 років для марочних міцних і десертних вин (рахуючи з 1 січня наступного за врожаєм року).

ь Колекційні вина - це кращі марочні вина, які після закінчення строку витримки в дубовій тарі або металевих резервуарах додатково розливаються в пляшки і витримуються в спеціальних умовах енотеці не менше трьох років.

Класифікація вина в залежності від якості і термінів витримки.

Всі вина в залежності від якості і термінів витримки діляться на дві групи:

ь Ординарні вина (звичайні типові) - це вина, що виробляються з різних сортів винограду. Для таких вин виростання винограду регіонально не регламентується. Вина виготовляються за загальноприйнятою технологією. Такі вина довго не зберігаються і їх реалізація як правило здійснюється не пізніше, ніж через шість місяців після закладки його на зберігання (максимальна тривалість зберігання - до 1 липня наступного за збором врожаю року.).

Ординарні вина, в залежності від термінів реалізації діляться:

ь Молоді вина - натуральні столові вина, що реалізуються до 1 січня наступного за врожаєм винограду року.

Вина без витримки - отримують так само, як і молоді, але реалізують після 1 січня наступного за врожаєм винограду року.

ь Високоякісні вина - це поліпшені за якістю вина, які виробляються в найбільш сприятливі для дозрівання винограду роки. Вони виходять з певних високоякісних сортів винограду. При зборі винограду, для цих вин, обов'язково проводиться ретельний контроль і відбір сировини за якістю цукристості і сортовому складу, і воно переробляється у місці збору врожаю. Особливістю технології подібних вин є їх тривала витримка у великих (дубових бочках) або дрібних (скляних пляшках) ємностях, в результаті чого істотно підвищуються їх органолептичні властивості. Ці вина характеризуються високою якістю, що зберігається з року в рік. Вміст спирту високоякісних вин повинна становити не менше 10 % об.

Класифікація вина в залежності від вмісту вуглекислоти.

Один з головних ознак вин - вміст в них вуглекислоти. За цією ознакою виноградні вина поділяються на дві великі групи: тихі вина - не містять вуглекислоту або містять її в незначній кількості; ігристі або шипучі - мають СО2 в надлишку.

Вина, що містять надмірну кількість вуглекислоти діляться на:

ь Штучно насичені вуглекислотою;

ь Газовані;

ь Насичені вуглекислотою шляхом первинного бродіння;

ь Натуральні ігристі

ь Насичені вуглекислотою шляхом вторинного бродіння;

ь Ігристі вироблені класичним методом (бродіння в пляшках)

ь Ігристі вироблені традиційним методом (бродіння у великих герметично - закритих резервуарах).

Виноробство на відміну від пивоваріння до самого останнього часу було засноване на використанні місцевих дріжджів дикого типу. Єдина обробка, якій піддавали виноград до віджимання, обкурювання сірчистим газом, щоб сік не темнів.

При виготовленні червоного вина гребені кісточки і шкірка до кінця бродіння знаходяться у виноградному суслі, а біле вино роблять з чистого соку. Зазвичай обкурювання сірчистим газом проводять до того, як розчавлюють ягоди, але іноді його застосовують і на більш пізніх стадіях.

Смакові відмінності між сортами винограду визначаються особливими речовинами. Так, у формуванні смаку мускатних сортів беруть участь похідні терпенів, ліналол і гераніол.

Якщо вино не передбачається піддавати яблучно-молочнокислому доброджування, його обробляють сірчистим газом, що пригнічує окислювальні процеси, що викликають його потемніння. До цього вина видаляють дріжджі, щоб припинити бродіння.

У кріплених винах частина спирту виходить при зброджуванні винограду дріжджами, а частина додається. Подальші успіхи виноробства будуть визначатися використанням більш ефективних штамів винних дріжджів і комерційних препаратів дріжджових заквасок. Це дозволить отримувати вина особливої якості.

Хімічний склад виноградного сусла та вина.

Компоненти, що входять до складу вина, можуть бути класифіковані таким чином:

· Сполуки, які надходять у вино з винограду (вода, зв'язані кислоти, цукри, феноли, пектини, азотовмісні сполуки, мінеральні сполуки, клейкі речовини, ферменти, ароматичні сполуки, вітаміни).

· Сполуки, що утворюються у процесі спиртового бродіння (етанол, вищі спирти, багатоатомні спирти, зв'язані та вільні кислоти, кетони, альдегіди, ефіри та двоокис вуглецю).

· Сполуки, які додають до вина у процесі ферментації (двоокис сірки, компоненти спеціальних вин), та сполуки, що утворюються під час дозрівання вина у результаті інших, ніж спиртове бродіння, процесів (органічні кислоти -- продукти яблучно-молочнокислого та оцтовокислого бродіння).

Виноградні вина є багатокомпонентними системами. До їхнього складу входять органічні кислоти, вуглеводи, спирти та багато інших сполук. Вміст інгредієнтів вина широко варіює залежно від різновиду й сорту винограду, кліматичних, геологічних, агротехнічних та інших умов. За якісним та кількісним вмістом компонентів вин можна судити про натуральність напоїв і правильність технології їх виробництва.

З погляду хімії, виноградне сусло -- це, в основному, вода. 18-25 % його маси становлять цукри, кількість яких змінюється залежно від сортів винограду та його зрілості. Від 0,3 до 1,5 % маси сусла становлять органічні кислоти: дві найголовніші -- винна та яблучна і в невеликих кількостях -- лимонна, щавлева, глюкуронова, глюконова тощо. Крім того, у виноградному суслі виявлено 20 амінокислот (у вільному стані й у складі білків), пігменти, таніни, ароматичні речовини, вітаміни, ферменти та мінеральні солі.

Основним за кількісним вмістом компонентом вина також є вода біологічного походження, яка потрапляє до виноградних ягід із ґрунту разом із мінеральними речовинами. У воді розчинені й містяться у колоїдному або суспендованому стані понад 500 різноманітних органічних та мінеральних сполук. Їх можна розділити на дві групи: леткі речовини та екстрактивні речовини.

До летких речовин вина належать ті сполуки, що виокремлюються під час кип'ятіння та звітрюються при кімнатній температурі. Це етиловий спирт і так звані ароматичні речовини вина. Аромат вину надає складний комплекс сполук, до якого входять ефірні олії винограду та речовини, що виникають у процесі бродіння сусла і витримування вина. На сьогодні виділено понад 350 ароматичних компонентів, представлених спиртами, альдегідами, кетонами, леткими кислотами, вищими та терпеновими спиртами, фенолокислотами, складними ефірами.

Екстрактивні речовини вина містять нелеткі компоненти органічного й мінерального походження, а саме: вуглеводи, кислоти, фенольні, азотисті, мінеральні речовини та багатоатомні нелеткі спирти.

Найбільшою кількістю органічних речовин -- переважно етанолу та вуглеводів -- характеризуються десертні (спеціальні) вина. У столових (натуральних) винах значно більше води, ароматичних речовин, органічних кислот та інших дієтично корисних сполук. Столові вина, особливо червоні, містять набір біологічно активних речовин.

Характеристика компонентів, що входять до складу вина.

1) Спирти.

Етанол є основним продуктом спиртового бродіння, який утворюють дріжджі під час зброджування цукрів. Фактичний вихід етанолу з 1 г цукру становить 0,58-0,6 мл, що залежить від стану та раси дріжджів. У столових винах спирту небагато, і він на 100 % ендогенного походження. У десертних винах спирту набагато більше, причому 80-90 % -- екзогенного походження.

Етанол визначає токсичні й калоричні властивості вина та інших алкогольних напоїв. Тому встановлення рівня безпечного споживання алкогольних напоїв ґрунтується на оцінюванні кількості етанолу, що потрапляє з ними до організму.

Метанол під час виробництва вина утворюється спонтанно у процесі деметоксилювання пектинових речовин ферментом пектинестеразою, який входить до складу вихідної сировини.

Припустимий вміст метанолу у вині -- 50 мг/л.

Токсична дія метанолу пов'язана з утворенням його метаболітів -- формальдегіду та мурашиної кислоти. Вміст метанолу у винах значно нижчий за небезпечний рівень токсичності.

Проте інколи у винах, виготовлених із певних сортів винограду, може накопичуватись до 600 мг/л метанолу.

Аліфатичні одноатомні спирти -- пропіловий, бутиловий, ізобутиловий, аміловий, ізоаміловий, гексиловий тощо -- є продуктами метаболізму дріжджів. Вміст їх у білих винах становить 150-400 мг/л, у червоних --300-600 мг/л. Суміш вищих (С3-С10) аліфатичних одноатомних спиртів та ефірів звичайно називають сивушними маслами. Ці речовини складають приблизно 1 % від загального вмісту спирту.

Ці спирти у великих кількостях можуть також справляти небажаний вплив на організм людини.

Встановлено, що кількість вищих аліфатичних спиртів у виноматеріалах залежить від кількості амінокислот у вихідному суслі. Так, вміст ізоамілового спирту визначається наявністю аланіну та проліну, а 2-бутанолу -- концентрацією аланіну, лейцину та ізолейцину.

Аліфатичні дво) і триатомні спирти у винах на 90 % представлені 2,3-бутиленгліколем і гліцеролом, які утворюються у процесі спиртового бродіння як природні вторинні продукти. Гліцерол позитивно впливає на смак столових вин, надаючи їм маслянистості, солодкості та м'якості.

Вихід гліцеролу є постійним: від 6 до 12 г на 100 г етанолу, що утворюється у процесі бродіння. Кількість гліцеролу показує ступінь зброджування цукрів.

Крім того, у винах є аліфатичні ненасичені спирти (0,5-8,0 мг/л), представлені терпеновими спиртами (гераніол, ліналіол, цитронелол тощо).

Ароматичні вищі спирти у невеликій кількості (сумарно до 200 мг/л) виявлено у мускатних ігристих та столових напівсолодких винах. Це фенілетанол, тирозол, терпеновий спирт фарнезол, які мають аромати троянди, конвалії, квітів липи. Наявність їх у вині в незначній кількості є бажаною й доцільною.

2) Альдегіди, ефіри та кетони.

Альдегіди утворюються при окисненні спиртів. Загальна кількість альдегідів у вині становить 15-200 мг/л.

Вищі аліфатичні альдегіди на 90 % за масою представлені ацетальдегідом. Зазвичай у процесі спиртового бродіння вихід ацетальдегіду -- 100 мг/л.

У невеликих кількостях ацетальдегід надає відтінку старого, рівного вина і належить до основних факторів, що визначають смак вин типу марсали. Проте для більшості вин, особливо шампанського та столових, є небажаним: він надає різкості аромату, а в разі переокиснення до оцтової кислоти -- неприємного смаку.

Ароматичні альдегіди (ванілін) є продуктами гідролітичного розпаду лігніну -- полімеру ароматичних спиртів, який міститься в оболонках клітин деревини.

Лігнін потрапляє у вино із дубових діжок під час витримування вин. Ароматичні альдегіди надають винам приємних плодових ароматів.

Альдегіди фуранового ряду (фурфурол, оксиметилфурфурол та метилфурфурол) накопичуються в кількості до 35 мг/л у десертних та лікерних винах із високоцукристого винограду. Під час хересування вин фурфурол та оксиметилфурфурол зникають.

Головним джерелом фуранових альдегідів, які надають винам специфічних «малажних» уварених тонів, є пентози та гексози винограду.

Кетони (ацетон, діацетил, 2-бутанон, 2-пентанон і бути-ролактон) містяться у вині в невеликих кількостях -- до 50 мг/л. Кетони хімічно малоактивні, але мають характерні запахи і таким чином впливають на органолептичні якості вина.

Складні ефіри утворюються у процесі бродіння сусла, автолізу дріжджів, що особливо характерно для шампанського, та під час витримування вина. Вміст етилових ефірів жирних кислот у вині зазвичай становить 50-200 мг/л, етилових ефірів оксикислот -- 100-500 мг/л. Ефірам кислот з парним числом атомів вуглецю (С4, С6, С8) притаманний сильний фруктовий тон.

3) Вуглеводи.

У столових винах містяться лише незброджувальні залишкові цукри та невелика кількість полісахаридів. У десертних винах присутній повний набір вуглеводів з переважанням фруктози та глюкози. Червоні вина та мадера збагачені пентозами, які утворюються у процесі гідролізу високомолекулярних пентозанів твердих частинок ягід винограду. Сахароза є лише в шампанських та ароматизованих винах.

Основні моносахариди винограду -- глюкоза та фруктоза -- майже повністю утилізуються дріжджовими клітинами під час приготування сухих вин. У столових винах міститься 0,2-1,0 г/л глюкози та 1,0-2,0 г/л фруктози. Окрім гексоз у винах містяться пентози (0,2--1,8 г/л) і полісахариди (0,2-2,8 г/л). Пектинові речовини виявляють у вині у слідових кількостях.

4) Органічні кислоти.

Частково надходять у вина з винограду і частково утворюються у процесі ферментації як інтермедіанти метаболізму дріжджів.

Активна кислотність вин звичайно варіює у межах 2,8-3,8.

Органічні кислоти перебувають у винах переважно у зв'язаному або напівзв'язаному стані. Вони визначають бактерицидні, смакові та ароматичні властивості вина. Органічні кислоти захищають вино від бактеріальних захворювань. Кислоти беруть участь у створенні букета вина, утворюючи зі спиртами складні ефіри.

З аліфатичних монокарбонових кислот у вині в найбільших кількостях містяться оцтова (300-1500 мг/л), пропіонова (10-200 мг/л) та масляна (6-100 мг/л) кислоти.

З аліфатичних полікарбонових кислот присутні бурштинова (500-1500 мг/л) та щавлева (до 150 мг/л). Аліфатичні монокарбонові оксикислоти представлені в основному молочною (500-5000 мг/л) і глюконовою (до 120 мг/л) кислотами. Серед аліфатичних полікарбонових оксикислот центральне місце належить винній (1500-5000 мг/л) і яблучній (10-5000 мг/л). Інші кислоти (метиляблучна, лимонна) містяться у вині в незначних або слідових кількостях.

Альдегідо і кетокислоти (гліоксилова, глюкуронова, галактуронова, піровиноградна та альфа-кетоглутарова) присутні у вині в кількості, меншій за 1 г/л.

Фенолкарбонові ароматичні кислоти (оксибензойна, протокатехінова, ванілінова, галова, саліцилова тощо) містяться у винах у незначній кількості, беруть участь в окисно-відновних процесах, впливають на смак та колір напою, підвищують стійкість під час зберігання завдяки антиоксидантній активності.

Контроль вмісту органічних кислот є актуальним на всіх етапах винного виробництва, адже кислотність -- один із основних показників хімічного складу і смакових якостей вина.

Смак вина залежить головним чином від співвідношення винної та яблучної кислот. Якщо це співвідношення нижче 2, вино є негармонійним.

Вино з кращим смаком та букетом утворюється за співвідношення винної і яблучної кислот вище 3.

Важливо відзначити, що визначення концентрації оцтової кислоти дозволяє виявити фальсифікати вина, які є сумішшю виноградного соку, що не добродив, зі спиртом і цукром.

У таких «винах» оцтова кислота міститься в кількостях, характерних для виноградного сусла (до 0,05 г/л, тоді як у вині її вміст становить 0,3--1,5 г/л).

Окрім того, вміст оцтової кислоти в натуральних винах лімітується, оскільки вона істотно впливає на органолептичні властивості вина та надає різкості його смаку.

Підвищений вміст оцтової кислоти може свідчити про біохімічну природу недоліків вина.

5) Азотисті речовини.

Вина містять мало азотистих сполук, вміст їх не перевищує 900 мг/л, а в середньому становить 200-400 мг/л. 70-80 % усього азоту припадає на амінокислоти та поліпептиди, до 12 % -- на білки, майже 5 % -- на аміди глутамінової й аспарагінової кислот та аміни.

Амінокислоти вина мають у своєму складі амінокислоти як сусла, так і ті, що їх виділяють дріжджові клітини у процесі життєдіяльності та автолізу. Загальна кількість амінокислот у винах менша, ніж у вихідному суслі. Це пояснюється тим, що дріжджі під час алкогольного бродіння використовують амінокислоти для свого живлення. До основних амінокислот вин належать пролін, аспарагінова та глютамінова кислоти, треонін та гістидин (вони становлять 76-94 % загальної кількості амінокислот вина).

Азотовмісні речовини вина мають технологічне значення -- вони є необхідним живильним середовищем для дріжджів і субстратом для синтезу альдегідів.

Наприклад, у результаті перетворення амінокислоти фенілаланіну під час виробництва вина утворюються 2-фенілетанол та ацетатний ефір, що надають вину аромату троянди.

Надлишок азотистих речовин за певних умов спричинює помутніння вин та їх мікробіальне захворювання, а за наявності доступу до них кисню -- переокиснення та мадеризацію.

6) Мінеральні сполуки.

Вміст мінеральних речовин у винах істотно варіює залежно від сорту винограду, складу ґрунту, кліматичних умов тощо. Мінеральні речовини присутні у вині в органічній і неорганічній формах. Загальний вміст їх коливається у межах 1,5-3,5 г/л, що приблизно на 50 % менше, ніж у винограді. Із катіонів у вині переважає К+ (0,4-1,8 г/л), Са2+, Nа+ і Мg2+ (до 0,2 г/л кожен); із аніонів -- SO4 2- (до 1,0 г/л) та РО4 2- (до 0,9 г/л); трапляється також Cl- (до 0,2 г/л).

Найбільш технологічно важливими катіонами металів є іони магнію, калію та кальцію через їхню здатність брати участь у формуванні помутнінь різної природи.

Іони калію, магнію, мангану, заліза та фосфору використовуються дріжджами як необхідні фактори росту клітин; іони заліза та міді беруть участь в окисновідновних реакціях у ролі каталізаторів, спричинюючи металеві помутніння, небажані зміни букету та смаку, тому вміст їх у вині суворо обмежений: мідь -- до 2 мг/л, залізо -- до 10 мг/л.

До мінеральних речовин вина належать також мікроелементи: бор (5-80 мг/л), йод (до 1 мг/л), рубідій (0,2-2 мг/л), фтор (до 5 мг/л) тощо.

Серед мінеральних речовин особливе місце посідають діоксид вуглецю та вугільна кислота. Перший є у будь-якому вині в кількості 0,1-4,0 г/л у розчиненому, дисоційованому, газоподібному та зв'язаному стані. Більша частина його розсіюється у повітрі, а менша -- розчиняється у вині, утворюючи вугільну кислоту (до 5 г/л в ігристих винах).

Наявність вуглекислоти у вині зумовлює гостроту смаку, а також ігристі та пінисті властивості ігристих вин. Надмірна кількість вуглекислоти запобігає окисненню вина, освіжає його смак.

Діоксид сірки надходить у вина з винограду, його також використовують як харчову домішку, що справляє антимікробний та антиоксидантний вплив.

7) Біологічно активні речовини.

До біологічно активних речовин вина належать ферменти, вітаміни та біофлавоноїди. Вони сприяють нормальному розвиткові дріжджів, а також є корисними для людини.

Ферменти вина представлені окремими ферментами виноградної ягоди та ферментними системами дріжджів, які під час автолізу дріжджових клітин переходять у вино. Значення ферментів дріжджів полягає у руйнуванні колоїдної системи сусла, звільненні й переході в сусло ефірних олій винограду та у проведенні спиртового бродіння з утворенням продуктів, які формують букет і смак вина.

Вітаміни. Усі вітаміни, що присутні у вині, надходять з винограду. У процесі ферментації значна частина їх акумулюється дріжджами. Вино містить водорозчинні вітаміни групи В, вітамін Н та небагато аскорбінової кислоти. Найбільшу біологічну активність мають вітаміни групи В, вміст яких у суслі та вині може досягати 23 мг/л.

Вміст вітаміну С у молодому вині становить 6-12 мг/л, у витриманому -- 2-3 мг/л, оскільки аскорбінова кислота витрачається на відновлення окиснених продуктів. Найбільш збагачені вітамінами та ферментами молоді столові вина, усі ігристі вина й особливо шампанське пляшкового способу приготування. У червоних винах приблизно у 2 рази більше вітамінів, ніж у білих, оскільки тверді частинки ягід збагачують сусло вітамінами В2, В5 та В6, а також біофлавоноїдами, які захищають від руйнування увесь комплекс вітамінів.

Фенольні сполуки. Згідно із сучасними теоріями, фенольні сполуки є основними об'єктами та ініціаторами окисно-відновних процесів, що відбуваються під час формування і дозрівання виноматеріалів.

Основна частина поліфенолів винограду міститься у шкірці ягід та в твердих структурних елементах грона і представлена флавоноїдами, серед яких переважають катехіни, лейкоантоціани, антоціани -- група біологічно активних сполук, які містять у своєму складі фрагмент С6 -- С3 -- С6 і мають Р-вітамінну активність.

У столовому вині присутня така кількість фенольних речовин: лейкоантоціани -- 0,01-0,5 г/л, 0,03-0,5 г/л, фенолокислоти -- 0,1-0,3 г/л. У разі багаторічного витримування вин Р-вітамінна активність їх знижується внаслідок окиснення катехінів та антоціанів.

Продукти полімеризації катехінів і лейкоантоціанів прийнято називати танінами, які охоплюються більш широким поняттям «дубильні речовини». Вплив дубильних речовин на якість вина різноманітний. Для столових білих та червоних кахетинських вин, а також для виноматеріалів, що йдуть на приготування мадери, великий вміст дубильних речовин є необхідним. Так, концентрація танінів у білому кахетинському вині досягає 2,7 г/л

Для шампанських вин кількість дубильних речовин має бути мінімальною, тому що їх надлишок надає цим винам терпкості.

2. Загальна характеристика пивоварного виробництва

Пиво - це слабоалкогольний напій, виготовленого із зернової сировини (в основному ячмінного солоду) і хмелю шляхом бродіння спеціальними видами пивних дріжджів.

Пиво - це складна система, в якій більшість екстрактивних речовин присутні у вигляді колоїдних розчинів. Тільки невелика частина цих речовин пива утворює справжні (молекулярні) розчини. Хоча якість пива значною мірою залежить від хімічного складу, багато його характеристик пов'язані з фізико-хімічним складом.

Зовнішнім характерним показником різних сортів пива є його колір. За цим показником всі сорти пива поділяються на дві основні групи - світле і темне. Світле пиво має світло-жовте забарвлення різних відтінків, темне - темно-коричневе забарвлення з рубіновим відтінком. Світле пиво до блиску прозоре, темне менш прозоре.

Сорти світлого пива виробляються з світлого солоду, для сортів темного пива використовують темний карамельний солод.

Асортимент пива залежно від рецептури і технології.

Асортимент пива поділяють залежно від рецептури і технології виготовлення на два типи: світлі і темні. Світлі види пива мають янтарний колір і хмільний смак, темні - коричневий колір і солодовий смак. Окремі види пива відрізняються за органолептичними показниками, масовою часткою сухих речовин у початковому суслі і спирті.

Пиво в залежності від масової частки сухих речовин у початковому суслі підрозділяють на групи: 8 % світле; 9 % світле; 10 % світле, напівтемне; 10,5 % світле, напівтемне; 11 % світле, напівтемне, темне, 11,5 % світле , напівтемне, темне; 12 % світле, напівтемне, темне, 12,5 % світле, напівтемне, темне; 13 % світле, напівтемне, темне; 13,5 % світле, напівтемне, темне; 14 % світле, напівтемне, темне, 14,5 % світле, напівтемне, темне; 15 % світле, напівтемне, темне; 15,5 % світле, напівтемне, темне; 16 % світле, напівтемне, темне; 16,5 % світле, напівтемне, темне; 17 % світле, напівтемне, темне; 17,5 % світле, напівтемне, темне; 18 % світле, напівтемне, темне; 18,5 % світле, напівтемне, темне; 19 % світле, напівтемне, темне; 19,5 % світле, напівтемне, темне, 20 % світле, напівтемне, темне.

Окремі види пива відрізняються за смаком і ароматом. Так, для одного виду пива характерний м'який, хмільний смак, а для іншого - виражений хмільний смак із слабким винним присмаком, або ж трохи солодкуватий смак і ясно вираженим солодовим ароматом.

Пиво за способом обробки поділяють на фільтроване і не фільтроване, фільтроване пиво - на пастеризоване і не пастеризоване, не фільтроване - на освітлене і неосвітленою.

Ринок пива представлений великим асортиментом, основною частиною якого є п'ять основних марок: світле, темне, червоне, біле і міцне.

Хімічний склад пива.

Всі сорти пива мають у своєму складі алкоголь. В пиві яке сильно бродило міститься 6 % алкоголю, а в пиві яке слабо бродило міститься приблизно 2 %. Крім етилового спирту в пиві міститься у дуже малій кількості вищі спирти, різні альдегіди, ацетили і складні ефіри, які разом з хмелем і солодом надають пиву своєрідний аромат і смак.

Екстрактивні речовини пива, які не бродили мають у своєму складі розчинні вуглеводи, білки, амінокислоти, невелику кількість вітамінів, різних мінеральних солей і органічних речовин, які входять до складу зернової сировини і хмелю. В склад пива входить також розчинна вуглекислота.

Пиво - складний продукт; в залежності від сорту і складу сировини, з якої воно вироблене, хімічний склад пива може змінюватись в наступних наприклад межах (%):

Вода 80-89.

Екстрактивні речовини 5,5-10,7.

В тому числі:

Цукор 2,7-5,0.

Вуглекислота 0,3-0,35.

Спирт 2,0-6,0.

Мінеральні речовини 0,14-0,38.

Органічні кислоти 0,15-0,4.

В число органічних кислот, які містяться у пиві входять: молочна, піровиноградна, яблучна, рідко щавельна та ін. Крім цього, знаходиться фосфорна кислота у формі неорганічних кислих солей і органічних сполук.

Наявність в екстрактивних речовинах пива цукру, білків, амінокислот і різних мінеральних солей робить його їстівним і досить калорійним напоєм. В екстракті пива, вільним від алкоголю, міститься біля 85-90 % вуглеводів, біля 8 % азотистих речовин і 3,5 % мінеральних речовин.

Сполучення у пиві хмелевої гіркоти і аромату, гострого свіжого смаку від розчинної у ньому вуглекислоти, наявність поживних екстрактивних речовин і невеликої кількості алкоголю зробили пиво широко розповсюдженим напоєм.

Схема виробництва пива.

Складний і довгий процес виробництва пива складається з п'яти стадій:

· Виробництво солоду;

· Отримання пивного сусла з солоду;

· Бродіння пивного сусла спеціальними пивними дріжджами;

· Витримка пива;

· Фільтрація і карбонатизація пива.

Виробництво солоду. Основна сировина для виробництва пива є солод, який готують з ячменю. З усіх видів зернових культур ячмінь має найбільш сприятливі властивості для пивоваріння. Це пов'язано з хімічним складом ячменю, наявністю оболонки, що забезпечує хороший захист паростка, що утворюється в процесі проростання. Оболонка служить так само природним фільтруючим шаром при промиванні пивної дробини водою.

У залежності від часу посіву ячмінь поділяють на яровий і озимий. Нові сорти зернових культур, включені до Державного реєстру з 2007 року. характеризуються хорошими пивоварними якостями.

Солод є головною сировиною для виробництва пива, адже від його якості залежить виготовлений продукт. Вплив солоду на якість пива загальновідомо. Деякі показники солоду, такі, як колір, смак і запах, є вирішальними у визначенні типу пива, а кількість екстрактивних речовин і ступінь розщеплення білків істотно впливають на його якість.

Відбираючи ячмінь для приготування пива, необхідно стежити, щоб зерна відповідали нижче перерахованими показниками:

· Колір - жовто-солом'яний, рівний, блискучий, без цвілі (зелених або чорних плям);

· Запах - свіже, що нагадує запах соломи. Зерна, що мають затхлий запах або запах цвілі, для виробництва пива непридатні;

· Смак - солодкий. Для виявлення кислотності або смаку цвілі слід розгризти кілька зерен;

· Засміченість - сторонні домішки (пісок, сторонні зерна) не повинні перевищувати 2 %;

· Зламані зерна - не більше 0,2 %;

· Пророслі і уражені довгоносиком зерна - не більше 1 %.

Залежно від температури і тривалості сушіння одержують солод наступних видів:

Світлий солод. висушують пророщений ячмінь протягом 16 год. за постійного підвищення температури від 25-30°С до 7580°С. Цей солод має світле забарвлення, солодкуватий смак, високу оцукрувальну здатність. Використовується для виробництва більшості сортів пива, а також як напівфабрикат для одержання квасу, безалкогольних напоїв, концентратів.

Карамельний солод. який застосовують для надання пиву солодового аромату, темнішого забарвлення, а також збільшення стійкості. Готують продукт з сухого або зеленого солоду з підвищеним вмістом цукрів шляхом обсмажування за температури 120-170°С.

Обсмажений солод. що використовується для підвищення кольоровості та надання специфічного смаку темним сортам пива. Його готують з сухого світлого солоду шляхом обсмажування зволоженого зерна за температури 210-260°С. Обсмажений солод виробляють з ячмінного, пшеничного і житнього солодів. Найбільш приємний смак має пшеничний обсмажений солод - пшениця використовується для отримання світлого, темного та карамельного пшеничного солоду. Ці солоду так як зерно пшениці є голозернистим і не містить мякинной оболонки, компоненти якої при обсмажуванні дають неприємний прогірклий аромат. Для пом'якшення смаку також обсмажують позбавлений оболонок ячмінний солод. Житній солод - це основна сировина для виробництва концентратів квасного сусла проте останнім часом він став використовуватися для приготування пива. Цей солод буває двох типів: ферментований і неферментований.

Томлений солод. Томлений, або ароматний, або ферментований солод з високою ферментативною активністю, отримують під час сушіння за низької температури солодорощення (15-16°С) протягом 9-10 діб з повільним підвищенням температури до 50°С і активною вентиляцією. Це забезпечує максимальне накопичення ферментів і збереження їхньої активності. Використовується як джерело активних ферментів, а також використовується для заміни фарбувальних солодів у виробництві темних і спеціальних сортів пива. Вказується, що застосування цього солоду сприяє зниженню кислого присмаку в пиві і підвищує його біологічну стійкість.

Додавання обсмажених солодів підвищує пеностойкость та фізико-хімічну стабільність пива.

Отримання пивного сусла з солоду. Для приготування пивного сусла солод і несолоджені матеріали очищають і подрібнюють. Основною метою подрібнення є полегшення та прискорення переходу екстрактивних речовин зернопродуктів у водний розчин (сусло). Під час подрібнення зернопродуктів хочуть досягти мінімального ламання оболонки, цей процес впливає на процес фільтрації сусла і смак пива.

Подрібнений солод і несолоджені матеріали змішують з теплою водою у співвідношенні 1:4 і одержаний затор перекачують до заторного апарату.

Суть процесу затирання - в переході водонерозчинних речовин солоду і несолоджених зернопродуктів до розчинного стану шляхом ферментативного гідролізу. Засобами регулювання ферментативних процесів служить температура і рН середовища. Тривалість затирання в середньому становить 3-3,5 години.

Існують два основних способи затирання: настойний та відварний. Перший спосіб найпростіший, але для його застосування необхідно використати високоферментативний солод. Сусло, яке при цьому утворюється, має світлий колір і менш виражений смак. Більш поширеними є відварні способи затирання.

У відварному способі затирання подрібнені зернопродукти (солод і несолоджена сировина) змішуються з водою при температурі 50°С; одержаний затор витримується при даній температурі 10-15 хв. При цьому 15-20 % розчинних речовин зернопродуктів екстрагується до розчину. Витримування при даній температурі є найбільш сприятливим для дії протеолітичних ферментів і накопичення в суслі низькомолекулярних білкових речовин, які впливають на смак, колір, пінистість і стійкість готового пива.

Витримування усього затору здійснюють до тих пір, поки його рідка частина з розчином йоду не буде давати синього забарвлення, тобто до повного оцукрювання.

Після оцукрювання затор подається на фільтрацію, в процесі якої відбувається розділення затору на пивне сусло (фільтрат) і пивну дробину (тверду фазу).

Фільтруючим шаром є шар дробини, який утворюється при нетривалому відстоюванні затору. Процес фільтрації в ньому ґрунтується на принципі звичайного стікання сусла по капілярним ходам у шарі дробини.

Після закінчення фільтрації дробина промивається водою (75°С), і сусло разом з промивними водами надходить до сусловарного котла, де воно кип'ятиться з хмелем.

Хміль - багаторічна рослина, дводомна, що відноситься до сімейства конопльових. Це багаторічна рослина, яка культивується в усьому світі.

У хмелі містяться такі важливі для пивоваріння компоненти, як гіркі хмільні смоли, ефірні масла і дубильні речовини.

Метою кип'ятіння є стабілізація складу сусла і ароматизація його хмелем. Під час кип'ятіння сусло уварюється до встановленої для кожного сорту пива концентрації сухих речовин; відбувається екстрагування з хмелю ароматичних та гірких речовин; проходить інактивація ферментів, коагуляція білків і стерилізація сусла. Кип'ятіння сусла з хмелем триває в середньому 2 години. Основним показником закінчення процесу кип'ятіння є концентрація сусла.

Доведене до потрібної концентрації охмелене сусло фільтрують і охолоджують до 4-6°С. Після охолодження сусло за допомогою сепараторів освітлюється. При цьому воно звільняється від білків, що осіли, зважених частинок і насичується киснем повітря, необхідним для нормальної функції дріжджів. Після цієї операції підготовлене пивне сусло охолоджується до 6-7°С і направляється на бродіння.

Бродіння пивного сусла спеціальними пивоварними дріжджами. Пивоварні дріжджі, як і всі дріжджі - це одноклітинні організми без хлорофілу, за морфологічними ознаками їх відносять до класу Ascomycetes, сімейству Saccharomycetaceae, роду Saccharomyces.

У даний час у пивоварній промисловості користуються такими расами, як: 11,776,41, S і P (львівська раса), а також штами 8а (М) і Ф-2.

Так само існують і нові раси дріжджів. Пивоварні дріжджі "Saccharomyces cerevisiae" як верхові, так і низові широко використовуються для зброджування солодового сусла і отримання пива.

Спиртове бродіння цукрів сусла під дією ферментів дріжджів є основним процесом, при якому відбувається зміна хімічного складу сусла.

Головне бродіння протікає в декілька стадій:

· Перша стадія характеризується утворенням на поверхні сусла ніжно-білої піни. Це стадія інтенсивного розмноження дріжджів.

· Друга стадія характеризується утворенням густої, білої, компактної піни та підвищеною витратою екстракту сусла.

· На третій стадії піна становиться пухкою і набуває характерного коричневого кольору. Це стадія найбільшої інтенсивності бродіння.

· На четвертій стадії спостерігається опадання піни, зникнення завитків, поява тонкого шару коричневої піни. Осідання дріжджів призводить до припинення бродіння і освітлення пива: одержаний продукт називають молодим пивом.

Під час зброджування основна частина цукрів сусла перетворюється у спирт і вуглекислоту, утворюючи при цьому ряд побічних продуктів, які беруть участь у створенні смаку і аромату пива.

Кінцева ступінь зброджування сусла 88,5 %. Час головного бродіння 3-8 діб в залежності від щільності сусла.

Після закінчення головного бродіння молоде пиво перекачують на доброджування і дозрівання в закриті бродильні апарати.

Доброджування і дозрівання пива. Доброджування пива проводять у закритих апаратах при температурі близько 0-2°С під надмірним тиском діоксиду вуглецю від 0,03 до 0,07 МПа.

Основною метою даної технологічної операції є одержання напою, що має приємний смак та запах, насичений діоксидом вуглецю, який утворюється під час зброджування цукрів залишкового екстракту молодого пива. Крім того, під дією спирту, білки та дріжджі осідають та пиво освітлюється.

Під час доброджування в результаті взаємодії різних первинних і вторинних продуктів головного бродіння утворюються ефіри вищих спиртів, діацетил та інші речовини, що зумовлюють смак і аромат готового пива.

Тривалість витримки залежить від сорту пива і знаходиться в межах від 11 до 100 днів.

У наш час для інтенсифікації процесів бродіння сусла і доброджування пива найбільш широко використовується метод сумісного бродіння сусла і доброджування пива в одному циліндроконіч-ному апараті.

Порівняно з класичним способом цей дозволяє скоротити цикл бродіння сусла і доброджування пива у 2 рази, а також запобігти втратам молодого пива під час перекачування.

Фільтрування й розливання пива. Видержане та освітлене пиво, для надання йому прозорості та стійкості під час зберігання, фільтрують. Для фільтрування готового пива використовують центрифуги або фільтр - преси з пластинами різноманітних фільтруючих мас. У процесі освітлення пиво втрачає значну частину СО2, тому перед розливанням пиво додатково карбонізують.

Розливають готове пиво на автоматизованих лініях у пляшки з темного скла, місткістю 0,33 л, 0,5 л; поліетиленові пляшки різного об'єму; дубові, букові та алюмінієві бочки по 50, 100 і 150 л. Наповнені пивом пляшки герметизують.

Для надання стійкості під час зберігання пиво пастеризують в пляшках або в потоці. Пастеризація в пляшках здійснюється при температурі 65-70°С протягом 20-30 хвилин. Пастеризація в потоці ведеться з використанням пластинчатих теплообмінників.

Вода в пивоварінні.

У виробництві пива вода належить до основної сировини, оскільки надає сильний вплив на смакові властивості та стійкість готової продукції.

Вода повинна відповідати певним вимогам: загальна жорсткість - помірна (бажано використовувати м'яку воду), рівень кислотності pH - нейтральний, обмежений вміст хлоридів, заліза, марганцю, нітратів.

Для виробництва пива краще всього використовувати артезіанську воду. Солі, які містяться у воді, впливають на смак, аромат, колір, органолептичні показники пива. Для приготування світлих сортів пива використовують в основному м'яку воду. Для темного пива жорсткість води може бути вище. У жорсткій воді хміль дає більш грубу гіркоту, колір сусла виходить більш темним. До того ж вода, що вживається для пивоваріння, повинна мати слабокислу або нейтральну реакцію. Лужна вода для пивоваріння непридатна.

Реагентні способи пом'якшення застосовують рідко, вони засновані на переведенні розчинених у воді солей кальцію і магнію за допомогою хімічних реагентів у нерозчинні сполуки з виділенням їх відстоюванням і фільтруванням. З реагентних способів в пивоварному виробництві використовують декарбонізаціонний.

Мета декарбонізації води - знизити некарбонатну жорсткість і лужність води шляхом додавання гідроксиду кальцію.

Іонообмінний спосіб обробки води заснований на використанні іонітів. Іоніти - матеріали, що володіють властивістю обмінювати входять до їх складу іони, присутні в розчині.

3. Оптимізація методики визначення вмісту глюкози у виноматеріалі ензимним амперметричним біосенсором

Термінологічні відомості.

Глюкоза -- один із головних тваринних і рослинних вуглеводів. Її кількісне визначення є необхідним у біохімії, клінічній хімії та харчовій промисловості.

Особливе практичне значення має аналіз глюкози у виноробстві, адже глюкоза є джерелом вуглецю для дріжджів, які здійснюють ферментацію виноматеріалу, та субстратом, що лімітує їх ріст.

До того ж моніторинг вмісту глюкози у суслі (бажано разом з іншими ключовими компонентами) дозволяє контролювати процес бродіння та, в разі потреби, оперативно регулювати його, запобігаючи тим самим значним економічним витратам.

Сусло -- продукт із розім'ятого молоченого зерна (зазвичай солоду) з водою, розігрітий з паузами при певних температурах, при яких ферменти солоду руйнують крохмаль плодів з утворенням цукру, зазвичай мальтози. Виноградне сусло, що використовується у виноробстві, називається мустом.

Моносахариди також відіграють важливу роль у формуванні органолептичних якостей вина, пом'якшують і збагачують його смак, а вступаючи у реакції меланоїдоутворення, поліпшують аромат та колір вин типу мадери, портвейну, марсали. Окрім того, вуглеводи є джерелом утворення діоксиду вуглецю у процесі виробництва ігристих вин.

Існує низка традиційних методів кількісного аналізу глюкози у вині -- газова та високоефективна рідинна хроматографія, спектрофотометрія, рефрактометрія, ензиматичний аналіз, ЯМР та мас спектроскопія, капілярний електрофорез.

Проте аналітична процедура із застосуванням більшості з перерахованих методів є довго тривалою, трудомісткою, затратною і часто потребує значної кількості хімічних реактивів, деякі з яких є небезпечними для навколишнього середовища.

Окрім цього, застосування класичних методів для аналізу глюкози у вині інколи не забезпечує повної достовірності результатів.

Дедалі зростаюча потреба у кількісному визначенні глюкози зумовлює необхідність в більш швидкому, зручному та дешевому методі детекції такої сполуки, який можна було б упровадити безпосередньо у процес винного виробництва. Проведені останнім часом дослідження свідчать, що ефективним альтернативним методом аналізу глюкози у вині може стати застосування амперметричного біосенсора, який уможливлює високу селективність і чутливість визначення та не потребує складного устаткування і підготовки проби.

Окрім того, відгук амперметричних біосенсорів не залежить від буферної ємності та іонної сили розчину, в якому здійснюється вимірювання, а це, безперечно, є великою перевагою при проведенні аналізів реальних зразків.

Біосенсори - це надзвичайно чутливі та специфічні прилади, що досягають такого рівня чутливості завдяки використанню біологічного матеріалу в поєднанні з надзвичайно тонкими за будовою і перетворюючими компонентами (ферментами).

Амперометричні біосенсори вимірюють електричний струм, коли напруга виникає між робочим електродом та електродом порівняння. З хімічного боку також впливають окисно-відновні реакції, що викликають струм.

Амперметричні біосенсори, призначені для аналізів глюкози, найчастіше розробляють на основі трьох ензимів - НАД+-залежної глюкозодегідрогенази (НАД+-ГД), піролохінолін хінонзалежної глюкозодегідрогенази (ПХХ-ГД) або глюкозооксидази (ГОД). При цьому у біосенсорів з іммобілізованою НАД+-ГД є суттєвий недолік: вони потребують наявності екзогенного кофактора НАД+, а часто ще й медіатора, що ускладнює аналітичну процедуру, зменшує стабільність датчиків та підвищує витрати на їх використання.

...