Теоретическое обоснование и совершенствование технологии красных вин путем регулирования состава фенольных веществ физико-химическими и биохимическими приемами

Исследование качественного состава, концентрации фенольных соединений в красных сортах винограда в зависимости от места их произрастания. Рассмотрение физико-химических и биохимических приемов в технологии виноделия. Антиоксидантные свойства красных вин.

Рубрика Производство и технологии
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 08.02.2018
Размер файла 1,1 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http: //www. allbest. ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

Теоретическое обоснование и совершенствование технологии красных вин путем регулирования состава фенольных веществ физико-химическими и биохимическими приемами

Маркосов Владимир Арамович

Краснодар 2009

Работа выполнена в государственном научном учреждении Северо Кавказском зональном НИИ садоводства и виноградарства Россельхозакадемии

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Агеева Наталья Михайловна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Соболев Эдуард Михайлович

доктор технических наук, профессор Панасюк Александр Львович

доктор технических наук, профессор Кишковская Светлана Альбертовна

Ведущая организация: ГНУ Всероссийский научно исследовательский институт виноградарства и виноделия им. Я.И. Потапенко Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится 26 ноября 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г251.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан «_____» _____________ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук В.В.Гончар

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность проблемы. Отрасль виноградарства и виноделия является приоритетной в экономике Краснодарского края. Ее возрождение наблюдается сегодня в каждом виноградо-винодельческом хозяйстве: из года в год увеличиваются посадки виноградников, объем производимых виноматериалов, из которых в настоящее время более 55% составляет продукция, производимая из красных сортов винограда. Возросший интерес к красным винам, особенно столовым, по сравнению с белыми не случаен. В них содержится больше природных антиоксидантов, обладающих антиканцерогенными, антиалергенными, антисклеротическими и противовоспалительными свойствами, обеспечивающих профилактику многих заболеваний и корректирующих антиоксидантный статус человека. Все это определяет высокую значимость красных вин в рационе питания человека.

Определяющим фактором качества красных вин является содержание в них широкого спектра фенольных соединений (антоцианов, лейкоантоцианов, ароматических кислот, флавонолов, катехинов, процианидинов и стильбенов). Разнообразие полифенолов и многогранность их свойств требует постоянного внимания к этой группе химических компонентов вин. Фенольные соединения винограда сосредоточены преимущественно в кожице и других твердых структурных элементах грозди. В связи с этим для повышения эффективности их экстракции во время брожения применяют различные технологические приемы, направленные на увеличение степени извлечения полифенолов. Такие приемы используются как в технологии переработки красных сортов винограда (термовинификация, физико-химические и биохимические воздействия и т.п.), так и в агротехнике их выращивания (использование стимуляторов роста, удобрений, обеспечивающих накопление фенольных веществ и снижающих упругость кожицы ягоды винограда и т.п.). Между тем, многие вопросы биохимии фенольных веществ винограда и вина изучены недостаточно, отсутствуют технологии, обеспечивающие направленное регулирование компонентного состава фенольных соединений столовых и специальных красных вин. В связи с этим исследования, направленные на изучение состава фенольных соединений в различных красных сортах винограда в зависимости от места произрастания и приемов агротехники, интенсификацию процессов их извлечения из кожицы виноградной ягоды физико-химическими и биохимическими приемами и их сохранность в процессе хранения вина являются актуальными.

1.2 Связь работы с научными программами, планами, темами.

Диссертация выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательских работ Россельхозакадемии по теме: «Разработать комплексные высокоэффективные типовые технологии производства и стабилизации виноградных вин с использованием новых и перспективных сортов винограда и новейших способов физико-химических воздействий», 20012005 гг., № госрегистрации 120309463.

1.3 Цель и задачи исследований. Цель работы - теоретическое обоснование и совершенствование технологии красных столовых и специальных виноградных вин путем регулирования состава фенольных веществ физико-химическими и биохимическими приемами.

Основные задачи исследований:

исследовать качественный состав и концентрации фенольных соединений в красных сортах винограда в зависимости от места их произрастания;

оценить технологический запас фенольных соединений в винограде в зависимости от места произрастания и погодно-климатических факторов;

выявить закономерности изменения количества фенольных веществ в виноградных ягодах в зависимости от агротехнических приемов выращивания винограда;

изучить качественный состав и установить количество различных форм фенольных соединений в красных винах в зависимости от физикохимических и биохимических приемов в технологии их производства;

установить закономерности изменения состава фенольных соединений в зависимости от технологических режимов переработки винограда, в том числе термовинификации и ферментации мезги и углекислотной мацерации;

выявить изменение качественного состава и концентрации биологически активных компонентов красных вин в процессе хранения;

исследовать антиоксидантные и антирадикальные свойства красных вин в зависимости от физико-химических и биохимических приемов в технологии их производства;

исследовать устойчивость антоцианового комплекса красных вин в процессе хранения;

установить влияние технологии производства столовых красных вин на состав и концентрацию антоцианов и фенолокислот;

исследовать медикобиологические особенности красных вин, оценить их антимикробное и антивирусное действие;

теоретически обосновать и усовершенствовать технологию производства красных вин путем регулирования состава фенольных соединений физико-химическими и биохимическими приемами;

провести апробацию усовершенствованной технологии в производственных условиях и разработать техническую документацию на красные вина;

определить ожидаемый экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии в производство.

1.4 Научная концепция диссертационной работы заключается в решении проблемы повышения качества и биологической ценности красных виноградных вин на основе совершенствования технологии их производства, достижения оптимальных концентраций и качественного состава фенольных веществ путем направленного использования физических, биохимических и технологических приемов с учетом результатов исследования содержания фенольных соединений в красных сортах винограда в зависимости от места произрастания, почвенно-климатических условий и агротехнических приемов. красный вино фенольный антиоксидантный

1.5 Научная новизна. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена усовершенствованная технология красных столовых и специальных виноградных вин на основе сочетания физико-химических и биохимических приемов, обеспечивающих возможность регулирования состава и концентраций фенольных соединений. Выявлены закономерности накопления компонентов фенольного комплекса в виноградной ягоде в зависимости от условий произрастания винограда, природно-климатических факторов и агротехнических приемов. Установлена корреляция между суммой активных температур и количеством компонентов фенольного комплекса - антоцианов, лейкоантоцианов, ароматических кислот, флавонолов, катехинов, процианидинов и стильбенов.

Выявлены закономерности изменения компонентного состава фенольного комплекса красных вин, в том числе антоцианов, лейкоантоцианов, ароматических кислот, флавонолов, катехинов, процианидинов и стильбенов, в зависимости от условий и продолжительности их хранения.

Получены новые сведения об изменении компонентов фенольного комплекса, биологически активных веществ, антиоксидантной и антирадикальной активности в процессе углекислотной мацерации различных сортов винограда.

1.6 Практическая значимость. Усовершенствована технология производства столовых красных вин с применением физико-химических и биохимических приемов на основе регулирования концентрации фенольных соединений, и техническая документация на красные столовые вина «Каберне», «Столовое красное», столовое розовое "Руслан". Усовершенствованная технология внедрена на предприятиях Краснодарского края: НПООО «Сады Кубани», ЗАО АФ "Мысхако", ООО АФ "Фанагория", ООО "Долина", АОО "Витязево" и ЗАО МПБК "Южная винная компания "Очаково" с суммарным экономическим эффектом более 10 млн. рублей в период с 1999 по 2008 гг.

1.7 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на второй всесоюзной конференции по биохимии винограда и вина: "Вопросы биохимии винограда и вина"(г.Москва, 1975 г.); «Новации и эффективность производственных процессов в виноградарстве и виноделии (г.Краснодар, 2005г.); «Методологические аспекты создания прецизионных технологий возделывания плодовых культур и винограда» (г. Краснодар, 2006г.); «Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека»(г. Красноярск, 2008г.); "Пища. Экология. Качество" (г.Новосибирск, 2008г.); "Перспективы развития виноградарства и виноделия в странах СНГ" (г.Ялта, 2008г.). В полном объеме работа доложена на расширенном заседании ученого совета ГНУ СевероКавказского зонального НИИ садоводства и виноградарства Россельхозакадемии (г. Краснодар,2009г.).

1.8 Публикации: По теме диссертации опубликовано 35 научных работ, в том числе 3 монографии 17 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получено 2 патента РФ на изобретения.

1.9 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 5 глав, изложенных на 289 страницах компьютерного текста, включающего 55 таблиц, 50 рисунков, заключения, списка использованной литературы, включающего 428 источников, в том числе 217- иностранных авторов, и приложения.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали виноград красных сортов КабернеСовиньон (далее по тексту Каберне), Мерло, Саперави, Красностоп анапский, Молдова, Изабелла, выращенный в различных зонах Краснодарского края (Анапский, Темрюкский районы, ЗАО АФ «Мысхако», г. Новороссийск, ЗАО АПФ «Геленджик») и республики Абхазия, сусло и виноматериалы, произведенные из указанных сортов винограда в лабораторных и производственных условиях.

Методы исследований. Концентрации основных компонентов химического состава винограда, мезги, сусла и виноматериалов определяли по методикам действующих ГОСТ и ГОСТ Р. Исследование качественного состава красящих веществ и процианидинов проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на приборе «Agilent Technologies». Выделение катехинов осуществляли в системе растворителей нбутанол : уксусная кислота : вода (4 : 2 : 1), а хроматограммы проявляли реактивом ванилина. Для измерения величины антиоксидантной активности (АОА) в пересчете на TROLOX применяли амперометрический анализатор «ЦветЯуза01АА» (ОАО НПО «Химавтоматика», г. Москва). Для определения антирадикальных свойств использовали метод, основанный на принципе косвенного определения количества пероксидов. Измерение массовой концентрации витаминов, органических кислот и свободных аминокислот в соке ягод и виноматериалах проводили методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель103Р». Концентрации летучих компонентов виноматериалов определяли на газожидкостном хроматографе «Кристалл 2000М» с пламенноионизационным детектором.

Медико-биологические исследования влияния различных сортов вин на метаболизм липидов и оксидантный статус гомогената печени и сыворотки крови крыс в состоянии стресса, а также иммунотропные эффекты вин проводили в Кубанском государственном медицинском университете. Антивирусные свойства красного вина изучали суспензией вируса табачной мозаики (ВТМ) методом половинок. Исследование влияния энотерапии на иммунитет здоровых пациентов проводили на базе санатория ЗАО "Лесная гавань", (г.Новороссийск).

Статистическую обработку результатов исследований проводили с использованием компьютерных программ Statistika и Coplot. Достоверность полученных данных подтверждается многократностью проведения опытов. Уровень вероятности 0,95. При планировании экспериментов (с целью сокращения их количества) использовался метод ротатабельных планов второго порядка БоксаХантера.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Исследование качественного состава и концентрации фенольных соединений красных сортов винограда в зависимости от места их произрастания и природно-климатических факторов. Проведенные исследования показали, что при идентичности качественного состава концентрации различных групп фенольных соединений (ФС) изменяются в зависимости от сорта винограда и, особенно, от места его произрастания. Известно, что сумма активных температур в республике Абхазия выше, чем в Анапском и Темрюкском районах Кубани. Аналогичная тенденция прослеживается в величинах концентраций фенолкарбоновых кислот (рисунок 1): они имеют наибольшие значения как в винограде, так и в винах, приготовленных в Абхазии.

Рисунок 1Значения концентрации фенолкарбоновых кислот в виноматериале Каберне в зависимости от места произрастания винограда

Выявлена наибольшая концентрация (+)катехина в ягодах винограда сорта Саперави, ()эпикатехина - в сорте Мерло, выращенном в Краснодарском крае и республике Абхазия (таблица 1).

Установлено, что в процессе переработки винограда в виноматериал переходят простые катехины. Галлированная форма катехинов ()эпикатехингаллат, содержащийся в семенах и кожице, в виноматериалах не обнаружен. Повидимому, в процессе переработки винограда ()эпикатехингаллат под воздействием окислительных ферментов окисляется и осаждается из раствора. Исследование красных столовых вин сорта Каберне свидетельствует о том, что независимо от места произрастания винограда и технологии производства виноматериалы характеризуются идентичным качественным составом катехинов. Различие состоит лишь в количественном переходе их в виноматериал. В структурных элементах ягод исследуемых сортов винограда содержались ()эпигаллокатехин, (±)галлокатехин, ()эпикатехин, (+)катехин и следы ()эпикатехингаллата.

Таблица 1 Содержание катехинов в ягодах различных красных сортов винограда

Место произрастания винограда

Массовая концентрация, мг/дм3

(+)катехин

()эпикатехин

() эпигаллокатехин

КабернеСовиньон

Краснодарский край, Анапский рн

239

105

56

Краснодарский край, Темрюкский рн

202

88

65

Республика Абхазия

210

58

92

Мерло

Краснодарский край, Анапский рн

356

250

99

Краснодарский край, Темрюкский рн

218

180

66

Республика Абхазия

260

288

103

Саперави

Краснодарский край, Анапский рн

427

265

130

Краснодарский край, Темрюкский рн

386

220

104

При обработке мезги пектолитическими ферментными препаратами количественное содержание всех катехинов в соке возрастало.

Исследования показали, что в начале созревания при появлении красных оттенков в окраске ягод при концентрации сахаров 910%, технологического запаса антоцианов 119 мг/дм3, первыми из антоцианов появляются моногликозиды мальвидина, дельфинидина, петунидина, а затем пеонидина. По мере созревания (1516% сахаров) ягоды приобретают яркую окраску, а сумма антоцианов увеличивается до 500 мг/дм3, в составе антоцианов появляются ацилированные формы. При дальнейшем сахаронакоплении (до 1924%), а антоцианов до 920970 мг/дм3 концентрация ацилированных антоцианов увеличивается. При накоплении сахаров до 26% содержание антоцианов снижается до 820 мг/дм3.

Исследования антоцианов в красных винах (таблица 2), приготовленных в Краснодарском крае и в республике Абхазия, показали существенное различие их качественного состава и концентраций отдельных компонентов. Полученные данные свидетельствуют о том, что наибольшее количество антоцианов было в виноматериалах, произведенных из сортов винограда Изабелла и Молдова, выращенных в Абхазии. Высокая концентрация антоцианов обнаружена в виноматериале из сортов Саперави и Красностоп анапский (Краснодарский край). Что же касается наиболее популярных сортов винограда, то в Каберне накапливается больше антоцианов, чем в Мерло независимо от места их произрастания.

В связи с тем, что лейкоантоцианы составляют основную часть фенольных соединений, изучение их количественного содержания и качественного состава необходимо для полной характеристики дубильных веществ, входящих в состав винограда и вина. Результаты наблюдений за динамикой лейкоантоцианов в винограде показали, что по мере созревания их содержание как в семенах, так и в кожице, постепенно снижается: в семенах и кожице в начале созревания было 140 мг/г и 127 мг/г, в зрелом винограде - 96 мг/г и 83 мг/г соответственно. Количество лейкоантоцианов в семенах на всем протяжении созревания винограда было выше, чем в кожице. Использование ферментнотеплового воздействия при производстве специальных красных вин интенсифицировало экстракцию лейкоантоцианов из структурных элементов виноградной ягоды.

Известно, что основным показателем для определения времени сбора винограда принято считать содержание в нем сахара и кислот. Однако в производстве красных вин не меньшее значение имеет содержание в винограде красящих и дубильных веществ. На основании многолетних наблюдений установлены оптимальные сроки сбора винограда сорта Каберне для приготовления столовых и десертных вин. Для красных столовых оптимальными показателями срока сбора являются содержание технологического запаса красящих веществ около 1000 мг/дм3 при массовой концентрации сахаров 1920% и неизменяющейся более титруемой кислотности.

Наибольшее количество дубильных веществ отмечалось в начале созревания и наименьшее - в фазе полной технологической зрелости (таблица 3).

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Таблица 2 Концентрации антоцианов в винах, приготовленных из различных красных сортов винограда

Массовая концентрация Компонентов мг/дм3

Каберне-Совиньон, Краснод. край

Каберне-Совиньон, Абхазия

Гаме черный, Абхазия

Мерло Абхазии

Мерло Краснод. край

Саперави Краснод. край

Красностоп анапский

Изабелла Краснод. край

Изабелла, Абхазия

Молдова Красн.. край

Молдова Абхазия

Дельфинидин3,5 Одигликозид

0

0

3

0

0

2

0.8

1

0.5

4

4

Цианидин3,5 Одигликозид

0

0

1

0.5

0

2.4

2

1

3

14

2

Петунидин3,5 Одигликозид

0

0

0.9

0

0

0.6

0

0

12

7

14

Дельфинидин3 Огликозид

25

0.7

0.5

1.6

0

23

22

7

19

0

4

Пеонидин3,5 Одигликозид

0

0

1

0

0

0

0

0

0

29

27

Мальвидин3,5 Одигликозид

1,7

0

0

0.5

0

4

6

3

253

114

402

Цианидин3 Огликозид

15

0

0.7

0

0

0

0

0

0

0

0

Петунидин3 Огликозид

25

2

4

4

0.8

44

24

7

10

2

10

Пеонидин3 Огликозид

21

2

20

5

1.2

37

14

11

1

1

1

Мальвидин3 Огликозид

105

52

133

53

36

244

99

51

34

8

48

Дельфинидин3 О(6'ацетилгликозид)

20

2

3

4

2

3

3

2

0.3

0

0.4

Мальвидин3 О(6'ацетилгликозид)

32

28

6

18

20

18

22

17

20

15

46

Мальвидин 3 О(6'пкумароилгликозид)

0.7

5

14

6

5

29

13

4

5

1

10

Общее содержание антоцианов

244.7

97.7

194.1

100.6

74

417

216.8

116

385.8

225

599.4

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Более сухое и жаркое лето 1985 г. привело к значительно большему накоплению в винограде дубильных веществ. На содержании антоцианов это не сказалось. Аналогичные наблюдения за изменением красящих и дубильных веществ были проведены при приготовлении специальных (десертных) вин типа кагора.

Таблица 3 Содержание дубильных и красящих веществ в винограде сорта Каберне поступающем на переработку, и их изменение в процессе производства и хранения десертных вин

Объект исследования

1985 г.

1998 г.

2002 г.

Дубильные вещества

Красящие вещества

Дубильные вещества

Красящие вещества

Дубильные вещества

Красящие вещества

мг/дм3

мг/дм3

мг/дм3

Технологический запас в поступившем винограде

3900

1120

5400

1176

3420

558

После отделения сусла от мезги

2750

810

3500

774

2500

350

После трех месяцев хранения вина

2580

615

3323

550

2397

258

После шести месяцев хранения вина

2490

475

3210

420

2097

205

После двенадцати месяцев хранения вина

2180

258

2774

220

1880

145

Учитывая, что при созревании винограда количество красящих веществ, достигнув максимума, начинает снижаться, мы считаем оптимальными показателями срока сбора винограда для десертного виноделия содержание красящих веществ около 1100 мг/дм3 и сахара не ниже 2324% при не изменяющейся титруемой кислотности. В зависимости от метеорологических условий года сроки достижения таких кондиций, а, следовательно, и время сбора винограда могут значительно колебаться.

Проведенные исследования показали, что наибольшее количество флавонолов (49,752,3 мг/дм3) выявлено в виноматериалах из винограда сортов Каберне и Мерло, произраставших в Абхазии, Каберне и Саперави (Краснодарский край) - 45,7 и 52,3 мг/дм3 соответственно, а наименьшее - в виноматериале из сорта винограда Изабелла (Абхазия) 5,3 мг/дм3. В целом, можно отметить более высокое накопление флавонолов в виноматериалах, произведенных в республике Абхазия.

Установлено (таблица 4), что процианидины являются «компонентом местности», а их количество существенно зависит от генетических особенностей сорта винограда. Можно выделить также тот факт, что в винограде Абхазии накопление процианидина В1 меньше, чем в районах Краснодарского края. Аналогичная закономерность характерна и для двух других процианидинов, но разница менее существенна.

Таблица 4 Содержание олигомерных процианидинов в столовых виноматериалах (средние данные за20032008гг. при Р=0,95)

Регион производства виноматериала

Процианидины, мг/дм3

В1

В2

В3

Каберне-Совиньон

Краснодарский край

18

23

12

Абхазия

26

18

13

Мерло

Краснодарский край

104

23

44

Абхазия

19

14

12

Саперави, Краснодарский край

Анапский район

66

24

22

Темрюкский район

58

28

44

Изабелла

Краснодарский край

23

23

18

Абхазия

26

18

13

Молдова

Краснодарский край

162

20

48

Абхазия

54

15

30

Показано, что тренолин руж и флюдаза в наибольшей степени влияют на величину концентрации процианидина В2, в остальных вариантах наблюдаются близкие величины приростов концентрации процианидинов всех исследованных групп.

Таблица 5 Состав фенольного комплекса столовых виноградных красных вин, мг/дм3 (средние данные за 2002 2007 гг.)

Изготовитель

Сумма ФВ

Антоцианы

Мономерная фракция

Дегустац. оценка

Сортовое Каберне

Запорожское

2120

216

132

8,4

Кубань-Вино

2270

198

136

8,4

Мирный

2540

242

126

8,7

Фанагория

2360

248

132

8,6

Геленджик

2870

342

119

8,5

СПК им. Ленина

2940

310

120

8,4

Мысхако

3100

296

98

9,3

Полученные результаты (таблица 5) показывают, что при близости технологий производства вина «Каберне» массовая концентрация компонентов фенольного комплекса в виноматериалах, вырабатываемых на заводах Темрюкского района, меньше, чем в Анапской зоне и хозяйствах Новороссийского района, что обусловлено различием, прежде всего, сумм активных температур. Вина, приготовленные в Темрюкском районе, были наиболее обогащены весьма активными соединениями, имеющими флороглюциновое кольцо (чувствительное к ванилиновому реактиву) и представленными, в основном, катехинами. Комментируя влияние первого фактора, можно считать, что наиболее высокий концентрационный уровень компонентов фенольной системы и, особенно, ее полимерной фракции, наблюдается в винах, произведенных в причерноморской зоне, характеризующейся наибольшим количеством часов солнечного сияния и высокими значениями суммы активных температур. Это согласуется с классическими представлениями о действии света на биосинтез фенольных соединений в растениях. Особенно высокая энергия фотосинтеза способствует активному образованию антоцианов при гликолитическом распаде сахаров в виноградной ягоде. Для западных районов (Темрюкская зона) характерна засушливая погода, но меньшая солнечная активность, что менее благоприятно в плане аккумуляции фенольных веществ в ягодах винограда и далее в винопродукции. В связи с этим винодельческим предприятиям необходимо применять различные физикохимические воздействия с целью оптимального извлечения фенольных веществ из кожицы винограда.

Таким образом, место произрастания винограда является важнейшим фактором накопления фенольных веществ.

Исследование закономерностей изменения состава и количества фенольных веществ в ягодах винограда и вине в зависимости от агротехнических приемов выращивания винограда. Известно, что содержание фенольных веществ в винограде зависит от четырех основных факторов: сорта винограда, степени зрелости, условий и места его произрастания, агротехнологии. При этом наибольшее влияние агроэкологические факторы оказывают на концентрацию таких полифенолов, как катехины и антоцианидины.

На примере виноградарских хозяйств Краснодарского края выявлена корреляция между степенью зрелости винограда и массовой концентрацией антоцианов: установлено, что наибольшее количество антоцианов в винограде достигается при концентрации сахаров 18,420,0 г/100 г/см3. При повышении сахаристости ягод наблюдалось увеличение суммы фенольных соединений (ФС), однако количество антоцианов стабилизировалось или возрастало незначительно (на 35%).

Проведенные в течение 20002006 г.г. исследования показали, что концентрация компонентов фенольного комплекса также существенно варьирует в зависимости от нагрузки виноградных кустов побегами и урожаем. Установлено, что с увеличением количества побегов и гроздей на кусте увеличивалась урожайность. Однако массовая концентрация суммы фенольных веществ и, особенно, антоцианов и фенолкарбоновых кислот уменьшалась, что приводило к снижению интенсивности окраски, полноты вкуса и дегустационной оценки приготовленного вина.

В результате проведенных исследований установлено, что обработка винограда растворином, теллурой и кристалоном способствует увеличению концентрации как суммы ФС, так и антоцианов. Учитывая специфику образования ФС, можно считать, что использование перечисленных препаратов способствует интенсификации процессов фотосинтеза, при активном протекании которого синтезируется наибольшее количество соединений фенольного комплекса.

Результаты исследований (19982004 г.г.) показали, что количество различных форм ФС зависит от вида применяемого пестицида. Особенно заметным влияние пестицидов было на антоцианы, катехины и флавонолы через 15 суток с момента их использования. При этом заметно снижается концентрация полифенолов, которое можно объяснить так: вопервых, попадание пестицидов на ягоду, их проникновение в сок приводит к снижению активности многих ферментных систем и фотосинтеза в целом. Вовторых, фенольные вещества проявляют «защитное» действие, предохраняя многие компоненты (аминокислоты, витамины и т.п.) сока от трансформации под действием пестицидов.

В ягодах винограда, обработанных бордосской жидкостью, массовая концентрация антоцианов через 15 суток была наиболее низкой. Полученные результаты позволяют считать, что наличие серы или ее производных на листьях ингибирует накопление красящих веществ и снижает активность процессов фосфорилирования. Для фосфорорганических пестицидов характерен медленно текущий окислительногидролитический механизм процесса разложения, чем и объясняется их существенное влияние на снижение количеств всех форм фенольных соединений. Затем по мере адаптации растения направление течения процесса восстанавливается, а скорость накопления отдельных компонентов, в том числе фенольных соединений, возрастает. Очевидно, этим объясняется выравнивание с контролем фенольных соединений через 30 суток и даже превышение концентраций большинства компонентов.

Таким образом, результаты проведенных опытов показали, что на качественное и количественное содержание фенольных соединений винограда и вина существенное влияние оказывает агротехнология.

Изменение состава и концентрации фенольных соединений в красных винах в зависимости от физико-химических и биохимических приемов, условий переработки винограда и продолжительности хранения вина. В последние годы в Германии и Франции разработаны новые ферментативные композиции, обладающие сильным мацерирующим эффектом и способствующие насыщению мезги, сусла или виноматериала фенольными веществами. В связи с этим для проведения экспериментов с целью производства столовых красных вин были выбраны ферментные препараты тренолин руж и тренолин рот (Германия), флюдаза и экзаром (Франция). Исследованы три схемы производства столовых вин с применением ферментативного катализа, в результате чего выявлены оптимальные параметры и режимы, обеспечивающие производство вин высокого качества (таблица 6).

Таблица 6 Режимы ферментации мезги, обеспечившие наибольшее накопление фенольных веществ в красных столовых винах, мг/дм3

Фермент, режим

Схема 1

Схема 2

Схема 3

Тренолин руж: дозировка, мл/дал время контакта, ч

2,0

1,52,0

2,0

1,52,0

1,52,0

1,52,0

Тренолин рот: дозировка, мл/дал время контакта, сутки

1,52,0

45

2,0

45

1,52,0

34

Флюдаза: дозировка, г/дал время контакта, ч

0,40,5

2024

0,40,5

2024

0,40,5

1820

Экзаром: дозировка, г/дал время контакта, ч

0,50,7

2024

0,50,7

2024

0,30,7

1224

На примере препарата тренолин руж (рисунок 2) представлена динамика экстракции фенольных соединений при ферментации мезги. Аналогичная динамика роста концентрации ФС наблюдалась при использовании и других ферментных препаратов. Разница состояла только в том, что при применении флюдазы и экзарома продолжительность ферментации была значительно больше, что объясняется особенностью структуры фермента.

В результате проведенных исследований выявлены следующие закономерности: независимо от типа ферментного препарата виноматериалы, приготовленные в условиях повышенной температуры брожения (2430оС), имели меньшую дегустационную оценку в сравнении с другими схемами производства вина; в их окраске и вкусе выявлены тона окисленности, а сортовые особенности были выражены слабо; образцы виноматериалов, полученные путем предварительной ферментации мезги в условиях, близких к оптимальным для действия ферментных препаратов, имели наибольшие дегустационные оценки для всех 4х ферментных препаратов; при этом накопление ФС было наибольшим в сравнении с другими схемами, а образцы отличались интенсивной рубиновой окраской, типичными тонами сорта в аромате и вкусе. Графическое выражение зависимости дегустационной оценки виноматериалов от параметров ферментации имеет близкий вид (рисунок 3), но существенно зависит от типа примененного ферментного препарата.

Рисунок 2 Влияние препарата тренолин руж на накопление фенольных веществ в красном столовом вине сорта Каберне, мг/дм3

Рисунок 3 Изменение дегустационной оценки, в зависимости от режимов ферментации и накопления фенольных веществ в виноматериале сорта Каберне, баллы

На рисунке 4 на примере виноматериала Каберне наглядно отображено влияние технологии производства вина, в том числе ферментативного катализа на накопление в нем процианидина. Показано что тренолин руж и флюдаза в наибольшей степени влияют на величину концентрации процианидина В2, в остальных вариантах наблюдаются близкие величины приростов концентрации процианидинов всех исследованных групп. Установлено, что продолжительная мацерация мезги, длительное брожение при температуре 18 - 25 оС способствует повышению количества всех групп процианидинов.

Рисунок 4 Влияние технологии производства вина Каберне на концентрацию процианидинов, мг/дм3

На примере винограда сорта Каберне исследовано изменение концентрации антоцианов в зависимости от технологии и режимов производства столового вина, включая ферментацию и последующее хранение при температуре от 8 до 16оС. Полученные результаты (таблица 7) показали, что накопление антоцианов в виноматериале изменяется от 250 мг/дм3 при настаивании сульфитированной мезги, до 342 мг/дм3 при настаивании мезги с подогревом до температуры 4550оС.

Между тем, в процессе дальнейшего хранения в одинаковых условиях наблюдали снижение концентрации антоцианов, которое, по полученным данным, вызвано как окислительными процессами, так и образованием комплексов антоцианов с другими компонентами вина, в частности, с белками. Наименьшее снижение антоцианов, как в абсолютном, так и в относительном выражении было в вариантах, где постоянно проводилась сульфитация. Антиоксидантное действие диоксида серы хорошо известно. Однако полученные данные можно объяснить тем, что между антоцианами и SO2 образуется комплексное высокомолекулярное соединение, благодаря чему концентрация антоцианов снижается в меньшей степени или длительно сохраняется. Кроме того, наблюдается образование прочных комплексных соединений при участии диоксида серы между полифенолами, в том числе антоцианами и катионами металлов (железо, кальций, медь), а также полифенолами и аминами.

Таблица 7 Изменение концентрации антоцианов в виноматериале Каберне (Геленджик) в зависимости от способа экстракции и продолжительности хранения

Способ производства

Концентрации антоцианов, мг/дм3

до хранения

длительность хранения, месяц

2

6

12

1.Тренолин рот, 2ч

296

270

216

166

2.Тренолин руж, 2ч

312

266

242

188

3.Флюдаза, 12 ч

326

314

266

226

4. Экзаром, 16 ч

330

318

270

210

5.Настой мезги 24ч

296

282

228

180

6.Настой мезги 48ч

310

300

276

146

7. Настой с термообработкой при 4550оС

342

326

260

168

8. Настаивание мезги 16 ч, SO2 50 мг/дм3

256

250

216

178

9. То же, но SO2 100 мг/дм3

266

260

224

182

10. То же, но SO2 150 мг/дм3

272

272

236

194

11. Тренолин рот, 2ч, SO2 100 мг/дм3

300

290

244

218

12.Флюдаза, 12 ч, SO2 100 мг/дм3

330

330

294

192

13. Традиционная технология, брожение мезги (контроль)

284

268

204

136

Обобщение результатов многолетних наблюдений позволяет считать, что термическую обработку мезги не следует использовать в производстве высококачественных красных столовых вин. В то же время ферментативная обработка, особенно при концентрации диоксида серы на уровне 100200 мг/дм3 и более обеспечивает получение вин с устойчивым комплексом полифенолов и высокой антиоксидантной активностью.

Последующие исследования показали существенное влияние технологии производства красных вин на концентрацию моноглюкозидов. Так, наибольшая концентрация мальвидина выявлена в образцах с настаиванием сульфитированной мезги в течение 16 часов. Экстракция дельфинидина возрастала при перемешивании мезги СО2 экзогенного происхождения, петунидина и пеонидина - также в вариантах с применением СО2 и SО2.

Материалы исследований показали, что фенолкарбоновые кислоты претерпевают различные изменения в зависимости от способа производства вина. Так, массовая концентрация сиреневой кислоты практически не изменяется при ферментации и настаивании 24 ч. Увеличение продолжительности настаивания приводило к снижению ее количества, что, возможно, вызвано частичным окислением антоцианов. Напротив, использование SO2 и СО2 приводит к увеличению концентрации сиреневой кислоты. При этом наблюдается и прирост концентрации феруловой кислоты.

Кумаровая и оксибензойная кислоты также претерпевают существенные изменения: при ферментации наблюдается следующая закономерность, чем больше продолжительность ферментации, тем меньше количество фенолокислот. Применение СО2мацерации не оказывает влияния на количество оксибензойной кислоты и приводит к небольшому увеличению накопления кумаровой кислоты. В вариантах с применением ферментативного катализа идентифицированы невысокие концентрации галловой кислоты, что может быть вызвано окислением других хлорогеновых кислот вина через охиноны под действием ортодифенолоксидазы или катехолоксидазы виноматериала.

Аналогичные процессы протекали при производстве специальных красных вин.

Представленные в таблице 8 материалы (средние данные за 3 года) исследований свидетельствуют о том, что содержание ресвератрола в красных винах изменяется в зависимости от сорта винограда и места его произрастания. Наибольшее количество ресвератрола характерно сорту Саперави, что, скорее всего, определяется генотипическими особенностями сорта и его фотосинтезирующим аппаратом. Выявлена корреляция между суммой активных температур и накоплением исследуемого вещества - наибольшее количество ресвератрола было в районе Мысхако, где наблюдали и наибольшее значение суммы активных температур за анализируемый период времени.

Установлена динамика накопления ресвератрола в зависимости от технологии производства вина. Полученные сравнительные результаты показали, что при брожении мезги в производстве столового вина накопление ресвератрола протекало равномерно за весь период наблюдения. При изготовлении специального вина заметное увеличение его количества произошло после внесения этилового спирта.

Таблица 8 Массовая концентрация ресвератрола, мг/дм3, в различных красных сортах винограда

Сорт винограда

Район произрастания винограда

Темрюкский

Анапский

Мысхако

Каберне-Совиньон

0,35

0,54

0,90

Мерло

0,66

0,66

0,86

Саперави

0,82

0,86

1,02

Статистическая обработка полученных результатов исследований показала следующее распределение доли влияния различных факторов на количество ресвератрола в столовых винах: продолжительность контакта - 42%; ферментация - 26%; перемешивание - 18%; прочие факторы - 14%.

В специальном вине на динамику извлечения ресвератрола существенное влияние оказывают не только ферментация и продолжительность контакта мезги и жидкой фракции, но и температура, а также введение этилового спирта. В связи с этим рассчитанные доли влияния факторов имеют следующий вид: продолжительность контакта - 32%; ферментация - 20%; спиртование - 22%; перемешивание - 18%; прочие факторы - 8%.

В процессе хранения наблюдается трансформация ресвератрола: его количество снижается более чем в 2 раза, особенно в столовом вине. Таким образом, для применения в энотерапии следует рекомендовать молодые красные вина, в которых велика концентрация ресвератрола, или кагоры в год их производства.

Графическое изображение наглядно показало снижение и изменение антиоксидантной активности в обоих типах вин (рисунки 5 а и б). В столовых винах их значения в целом меньше, чем в специальных (рисунок 5б), о чем свидетельствует большая площадь внешнего шестиугольника. Эти результаты позволяют считать, что для эффективного применения в энотерапии рекомендуются красные вина, не подвергающиеся выдержке или продолжительному хранению.

Рисунок 5 Изменение антиоксидантной активности красных столового (а) и специального (б) вин сорта Каберне при хранении 1 год: 1 и 7 - традиционная технология; 2 и 8 - ферментация тренолин руж; 3 - брожение мезги при 14 до 18оС; 4 - брожение мезги с орошением «шапки»; 5 брожение мезги с перемешиванием CО2; 6 брожение мезги при 14 до 18оС с ферментом тренолин руж; 9 термовинификация мезги при 4045оС, подбраживание и спиртованием при 2228оС; 10 подбраживание мезги (1418оС), тренолин руж; 11 настаивание мезги (1418оС); 12 - ферментация мезги препаратом тренолин руж, настаивание мезги (14 18оС), подбраживание и спиртование

На основании исследования физико-химических и биохимических превращений фенольных соединений в ходе технологической переработки винограда и хранения вина мы получили возможность совершенствовать технологию производства красных вин путем использования мацерации и применения ферментных препаратов.

Теоретическое обоснование и совершенствование технологии красных вин путем регулирования состава фенольных веществ физико-химическими и биохимическими приемами. Главная технологическая задача в производстве красных вин сводится к обеспечению благоприятных условий для извлечения из твердых элементов виноградной грозди красящих и ароматических веществ и сохранение их на отдельных стадиях формирования и созревания вина. Методологические подходы к созданию современных технологий производства красных вин представлены на рисунке 6. Для обеспечения достаточного экстрагирования фенольных, ароматических и других веществ не только из кожицы, но и из семян, брожение на мезге проводят при температуре 2830oС при многократном перемешивании бродящей массы. При брожении мезги наиболее полно выделяется энотанин семян, который принимает участие в образовании окраски и придает мягкость вкусу. Кроме того, «шапка» мезги контактирует с воздухом и в ней протекают окислительные процессы с образованием и накоплением сложных эфиров, составляющих основу букета вина. Брожение мезги в условиях повышенного давления СО2 осуществляют в специальных бродильных резервуарах. Брожение проводят при перемешивании шапки внутри резервуара диоксидом углерода, который забирают компрессором из газовой камеры и вновь подают тем же компрессором в резервуар через барботер под шапку. При этом способе обеспечиваются хорошие условия для экстрагирования антоцианов и дубильных веществ, регулирования температуры брожения и исключения инфекции. Однако обогащение вина ароматическими веществами происходит в меньшей степени, поскольку минимален доступ кислорода воздуха, аппаратурное оформление процесса брожения усложняется.

Обработка мезги теплом обеспечивает получение хорошо окрашенного сусла и осуществляется тремя способами. Нагрев мезги горячим суслом осуществляется по замкнутому контуру аппарат теплообменник аппарат, что создает непрерывный процесс мацерации мезги. Режим тепловой обработки мезги выбирается с помощью номограмм. При экстрагировании мезги горячим суслом теряется окраска вследствие воздействия оксидаз.

Важным преимуществом термообработки является исключение трудоемкого процесса брожения на мезге, легкость контроля и регулирования накопления ФС семян, придающих особую мягкость и бархатистость вкусу вина.

Комбинированная обработка мезги с экстрагированием красящих веществ в процессе ее подбраживания позволяет получить сильно окрашенное сусло, которое после сбраживания обеспечивает получение типичных красных виноматериалов высокого качества.

Материалы исследований позволяют сформулировать основные положения перспективной технологии производства столовых и специальных красных вин. В основу разработанной технологии положены принципы интенсификации процесса экстракции компонентов фенольного комплекса в зависимости от типа вина (столовое или специальное) с учетом максимального сохранения биологически ценных компонентов виноградной ягоды включая, антиоксиданты.

Для осуществления разработанных решений предложен технологический комплекс (рисунок 7). Комплекс предусматривает технологические устройства для производства столовых и специальных вин. При этом в технологии столовых вин производится орошение бродящей мезги подогретым суслом в резервуаре.

Для интенсификации процесса экстракции фенольного комплекса и стимуляции процесса брожения предусматривается, начиная с 45х суток брожения, отделение самотечной фракции бродящего сока, его смешивание с гомогенизированными винными дрожжами и 23хкратное орошение бродящего виноградного сырья этой смесью, при этом смесь бродящего сока и винных дрожжей нагревают в теплообменнике 12 до температуры 35-40оС и дополнительно в нее вводят смесь диоксида серы и диоксида углерода из расчета 50-70 мг/дм3 диоксида серы и диоксида углерода из расчета создания избыточного давления 0,7-1,0 атм.

При производстве столовых вин в начале процесса происходит забраживание мезги за счет ферментов ягоды. Такой процесс продолжается 3-4 суток. Поэтому начиная с 4х5х суток возможно отделение забродившей массы от твердых частей виноградного сырья. Недостаток ферментных систем приводит к замедлению и даже остановке брожения и образованию недоброда. Для предупреждения этого отделяют самотечную фракцию бродящего сока и смешивают с гомогенизированными винными дрожжами.

При этом гомогенизацию проводят до достижения однородной сметанообразной консистенции. Это обеспечивает частичное разрушение клеток дрожжей и гидролиз их содержимого, благодаря чему обеспечивается подкормка дрожжей естественными компонентами клеток, а не искусственно введенными солями металлов. 2-3хкратное орошение бродящего виноградного сырья этой смесью обеспечивает повреждение поверхности твердых частей виноградного сырья, усиление экстракции и растворения фенольных веществ кожицы винограда, переход в среду антиоксидантов различной, в том числе фенольной природы.

Рисунок 6 Современные подходы к технологии красных вин

Рисунок 7 Усовершенствованная аппаратурно-технологическая схема производства красных виноматериалов: 1бункерпитатель; 2дробилкагребнеотделитель; 3 сульфитодозатор; 4, 8, 15 мезгонасос; 5, 6, 16 стекатель; 7 емкость для обработки мезги горячим суслом; 9 емкость для сусла; 10 насос ВЦН10; 11 насос для перекачки горячего сусла; 12 теплообменник для подогрева сусла; 13 подогреватель мезги, 14 термосбраживатель; 17 пресс; 18 термоемкость для охлаждения сусла

Осуществлена статистическая обработка экспериментальных данных о влиянии различных технологических приемов на качество красных столовых и специальных вин и их антиоксидантное действие (АОА). Обобщены данные по 6 хозяйствам Краснодарского края - АФ "Южная", ЗАО "Мысхако", ООО "КубаньВино", ЗАО АФ "Фанагория", АФ "Кавказ" и СПК "Геленджик". Влияние различных природноклиматических факторов обобщены под наименованием "хозяйство", агротехнических приемов и генетических особенностей винограда - сорт винограда. В табл.9 представлены доли влияния различных факторов на величину антиоксидантной активности и органолептическую оценку Д, балл.

Таблица 9 Доля влияния различных факторов на АОА и дегустационную оценку красных вин, %

Фактор

Столовые вина

Специальные вина

АОА

Д

АОА

Д

1. Хозяйство

8,0

14,9

8,0

21,2

2. Сорт винограда

12,2

16,3

14,8

23,8

3. Брожение

12,8

10,8

3,4

1,4

4. Ферментативный катализ

11,6

10,2

15,6

13,2

6. Диоксид серы

6,4

6,0

1,2

3,6

7.Сумма фенольных веществ

10,6

16,2

16,6

18,8

8.Количество антоциа...


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.