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

Рисунок 9 Корреляционная зависимость между массовой концентрацией суммы фенольных веществ и антирадикальными свойствами (IС50)

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. При этом установлено, что при больших концентрациях полифенолов степень расхождения в параллельных испытаниях значительно ниже, чем при меньших концентрациях суммы фенольных соединений.

Аналогичные результаты получены при статистической обработке зависимости антирадикальных свойств от концентрации катехинов. Полученные результаты показали наличие корреляции между антиоксидантными и антирадикальными свойствами. Возможно, более высокие значения антирадикальной и антиоксидантной активности в виноматериалах, произведенных с применением ферментативного катализа, связаны с повреждением различных компонентов твердых элементов мезги, включая виноградные семена. Согласно полученным данным, для производства вин в целях энотерапии целесообразно использовать ферментативный катализ подогретой мезги, при этом в состав мультэнзимной композиции ферментов должны входить пектиназы, целлюлазы, глюканазы, полигалактуроназы.

На основании проведенных исследований усовершенствована технология красных столовых вин, внедрение которой на 6 винодельческих предприятиях Краснодарского края обеспечило получение суммарного экономического эффекта более 10 млн. рублей в период с 1999 по 2008 гг.

Исследование медико-биологических особенностей красных вин.

Нами испытывались антимикробные и антивирусные свойства красного вина сорта Каберне и отдельных компонентов их фенольного комплекса. Испытания антимикробной активности проводили методом лунок в агаризованном геле. Тестобъектами служили Stafilococcus aureus штамм № 209 и Echericcia coli. В результате испытания оказалось, что красное столовое вино подавляет рост кишечной палочки, золотистого стафилококка и обладает вирулицидными свойствами, снижая количество некрозов на 6065%. Из отдельных фенольных соединений, выделенных из вина, слабым действием по отношению к грамотрицательным микроорганизмам обладают сиреневая кислота и сумма антоцианов. Антивирусные свойства проявили пкумаровая кислота (главным образом фракция ее цисизомера, выделенная препаративно), а также фракция вина после извлечения из него антоцианов. Предполагается, что в данном случае антивирусные свойства вина обусловлены наличием комплекса катехинов и некоторых оксикоричных кислот, так как полное удаление антоцианов из вина не уничтожает обнаруженного эффекта.

Исследование антивирусных свойств отдельных катехинов показало, что сильные ингибирующие свойства проявляют ()эпикатехин и (+)катехин, более слабое ()эпигаллокатехин. Совершенно лишен ингибирующих свойств по отношению к вирусам (±) галлокатехин. В условиях опыта не проявили антивирусной активности поксибензойная, протокатеховая, сиреневая и кофейная кислоты.

Таким образом, биохимические исследования показали, что красное вино сорта Каберне содержит достаточно большой набор фенольных соединений, которые обладают высокой биологической и питательной ценностью.

Установлено, что наличием антиоксидантов, а, следовательно, и антиоксидантной активностью обладают все типы вин, в том числе произведенные из белых сортов винограда. Экспериментами на животных (белые мыши) показано, что эффект от применения белых и красных вин существенно не отличается.

Как видно из полученных данных (таблица 11), введение животным виноградных вин приводит к повышению уровня антиоксидантов в печени и сыворотке крови, что свидетельствует об их высокой антиатерогенной активности. Кроме того, использование вина, содержащего собственные антиоксиданты, способствовало снижению выброса липидов, повышало восстановительные функции организма. Наблюдается значительно меньшее снижение активности ферментов как в печени, так и в сыворотке крови. Прием человеком различных вин приводил главным образом к активации лимфоцитов крови (рисунок 10), но не к количественным показателям в субпопуляционном составе лимфоцитов.

Таблица 11 Влияние полифенолов белых и красных вин на метаболизм липидов и оксидантный статус гомогената печени и сыворотки крови крыс в состоянии стресса

Таким образом, каких-либо заметных различий в иммунотропных эффектах, в том числе и негативных, по влиянию вин, имеющих высокое и низкое содержание дигликозидов антоцианов на рецепторный аппарат лимфоцитов здоровых лиц, не обнаружено. Анализ популяционного и субпопуляционного состава лимфоцитов периферической крови после приема различных вин показал, что «непродолжительное применение вин», не приводило к значимым нарушениям и изменениям в субпопуляционном составе лимфоцитов, несущих рецепторы следующих антигенных маркеров CD3+, CD4+, CD16+, CD19+ независимо от применяемых вин.

Рисунок 10 Экспрессия активационных рецепторов лимфоцитов здоровых доноров при приеме различных вин

Антиоксидантное, антирадикальное действие красных вин связывают также с наличием в красных винах стильбенов, в частности ресвератрола. В связи с этим исследование антиоксидантной активности красных вин и накопления ресвератрола в винограде и красных винах Кубани представляет большой научный интерес и может иметь существенное прикладное значение для энотерапии в таком курортном регионе, каким является Краснодарский край.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Теоретически обоснована и усовершенствована технология производства красных виноградных вин путем регулирования в них состава фенольных веществ, основанная на применении физикохимических и биохимических приемов - термовинификации, ферментативного катализа с использованием ферментных систем гомогенизированных винных дрожжей или ферментных препаратов.

2. Получены новые сведения о качественном составе и концентрациях различных компонентов фенольного комплекса красных виноградных вин - ароматических кислот, катехинов, танинов, антоцианов, антоцианов - дигликозидов, лейкоантацианов, флавонолов, процианидинов, стильбенов в зависимости от места и условий произрастания винограда и технологии производства вин. Массовая концентрация фенольных веществ, в том числе антоцианов, ароматических кислот, катехинов зависит от сорта винограда, места его произрастания и метеорологических условий года. Установлена корреляция между накоплением фенольных соединений в ягодах винограда и суммой активных температур.

3. При идентичности качественного состава концентрации ароматических кислот изменяются в зависимости от сорта винограда и, особенно, от места его произрастания. Наибольшая концентрация ароматических кислот выявлена в красных сортах винограда и красных винах Абхазии, в Анапском и Темрюкском районах Краснодарского края, что коррелирует с суммой активных температур. В красном винограде и вине значительная часть ароматических кислот находится в связанном виде.

4. Качественный состав катехинов является сортовой особенностью красных сортов винограда независимо от места произрастания, погодных условий и приемов агротехники. Концентрация катехинов существенно изменяется в зависимости от места произрастания и сорта винограда. Наибольшее количество (+)катехина выявлено в сорте винограда Красностоп Анапский (Краснодарский кр, Анапский рн), Саперави и Мерло (Краснодарский кр, Анапский рн). Накопление ()эпикатехина также наибольшее в сорте Мерло, выращенном в Краснодарском крае и республике Абхазия. В процессе переработки винограда в виноматериал переходят простые катехины. Галлированная форма катехинов, в виноматериалах не обнаружена.

5. При исследовании антоцианов выявлена следующая закономерность: в виноматериалах из одних и тех же красных сортов винограда при идентичных условиях переработки накопление антоцианов в Абхазии выше, чем в Краснодарском крае, что обусловлено большими значениями суммы активных температур, стимулирующих синтез полифенолов, в том числе антоцианов.

6. Для красных виноградных столовых вин оптимальными показателями срока сбора являются содержание технологического запаса красящих веществ около 1000 мг/дм3 и сахара 19%, для десертного виноделия содержание красящих веществ около 1100 мг/дм3 и сахара не ниже 23-24% при не изменяющейся более титруемой кислотности. Наибольший технологический запас полифенолов в сортах Каберне и Мерло отмечен в Анапском районе Краснодарского края и республике Абхазия.

7. Впервые выявлен состав флавонолов в красных сортах винограда, произрастающих в различных регионах. Наибольшее количество флавонолов (49,7-52,3 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.

8. При идентичных технологиях переработки винограда наибольшая концентрация всех групп процианидинов выявлена в виноматериалах, выработанных из сорта винограда Молдова, произрастающего в Краснодарском крае, далее следуют Красностоп анапский и Саперави. Применение высокоактивных ферментных препаратов комплексного действия и термовинификации обеспечило увеличение накопления в виноматериалах процианидинов всех трех групп. Установлено, что в процессе хранения виноматериалов концентрация процианидинов уменьшается за счет реакций самоассоциации и копигментации с другими полифенолами, в частности с антоцианами, а также вследствие спонтанного гидролиза в анаэробных условиях СС связей процианидинов. Образующиеся при этом карбоксильные катионы вступают в реакции с другими полифенолами с образованием окрашенных конденсированнывх форм имеющих устойчивую окраску.

9. Агротехнические условия выращивания винограда - урожайность, нагрузка на виноградный куст, тип, количество и способ внесения удобрений и средств защиты растений оказывают существенное влияние на состав и концентрацию различных форм фенольных веществ. Применение агротехнических средств нового поколения: кристалона, растворина и теллуры способствует увеличению концентраций, как суммы фенольных веществ, так и антоцианов. Применение средств защиты виноградного растения в период созревания винограда обеспечивает накопление суммы и различных фракций фенольных веществ, в том числе антоцианов. Правильно и в срок примененные средства защиты винограда, в том числе пестициды хлор и фосфорорганической природы, не только не снижают содержание фенольных соединений в виноградной ягоде, но и активируют процессы их накопления.

10. Установлены закономерности изменения концентрации фенольных соединений в виноматериалах в зависимости от вида, активности и дозировки ферментных препаратов, а также продолжительности ферментации. Определены условия ферментации, обеспечивающие оптимальные условия для протекания массообменных процессов в системе сбраживаемая мезга - молодой виноматериал. Ферментация мезги при 3540оС с последующим спонтанным охлаждением и брожением обеспечила оптимальное накопление суммы фенольных соединений.

11. Сформулированы важнейшие принципы и методологические подходы к созданию новых технологий производства красных виноградных столовых и специальных вин, обладающих высокой биологической ценностью, базирующиеся на системном подходе, учитывающем условия местности, технологический запас фенольных соединений в винограде различных сортов, сортовые особенности и условия агротехники, оптимизацию технологии переработки с учетом максимального сохранения биологически ценных компонентов, включая антиоксиданты.

12. Выявлены корреляционные зависимости между антиоксидантными и антирадикальными свойствами красных виноградных столовых вин. Оценена доля влияния различных факторов на антиоксидантную активность: наибольшее влияние оказывают концентрация биологически активных веществ, многие из которых участвуют в формировании окислительно-восстановительной системы вина; далее следуют сортовые факторы и условия брожения, а наименьшее - концентрация антоцианов. На антиоксидантную активность специальных красных вин наибольшее влияние оказывают сумма фенольных соединений, в том числе биологически активных веществ и мономерных форм, а также сортовые особенности винограда. В сравнении со столовыми винами возросла роль сортового фактора.

13.Установлено, что концентрация суммы полифенолов в наибольшей степени обусловливается условиями брожения и ферментативным катализом, далее следуют сортовые особенности винограда. На накопление в красном столовом вине антоцианов в равной степени влияют как технологические приемы - брожение, применение диоксида серы, ферментативного катализа, так и особенности сорта винограда и приемы агротехники выращивания. Катехины и танины - это компоненты фенольного комплекса, в наибольшей степени, зависящие от сортовых особенностей винограда и условий его выращивания. Среди технологических факторов наибольшее значение имеют условия брожения.

14. Выявлена доля влияния различных факторов на формирование качества, органолептических свойств и концентрацию компонентов фенольного комплекса в процессе производства специальных красных виноградных вин: термовинификация > ферментативный катализ > сортовые особенности.

15. Впервые установлена динамика изменения концентрации стильбена ресвератрола в процессе производства красных вин различных типов. Установлена доля влияния различных факторов на количество ресвератрола в столовых винах: продолжительность контакта - 42%; ферментация - 26%; перемешивание - 18%; прочие факторы - 14%; в специальных винах - 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. Присутствие этилового спирта способствует предупреждению разрушения ресвератрола. Для применения в энотерапии рекомендуются молодые красные вина или кагоры в год их производства, в которых достаточно велика концентрация ресвератрола,.

16. Антивирусные свойства красных вин связаны с высокими концентрациями пкумаровой кислоты (главным образом фракция ее цисизомера, а также наличием комплекса катехинов и некоторых оксикоричных кислот. Исследование антивирусных свойств отдельных катехинов показало, что сильные ингибирующие свойства проявляют () эпикатехин и (+) катехин, более слабое () эпигаллокатехин. Не прявляет ингибирующих свойств по отношению к вирусам (±) галлокатехин. Не проявили антивирусной активности поксибензойная, протокатеховая, сиреневая и кофейная кислоты.

17. Выявлено, что у животных, употреблявших красное виноградное вино, общий уровень антиоксидантной активности плазмы крови был значительно выше, чем в контрольных группах, получавших этанол или воду. При исследовании биологической активности белых и красных вин установлено, что использование вин, содержащих собственные антиоксиданты, способствовало снижению продукции липидов, что свидетельствует об антиатерогенной активности исследованных вин. Антиоксидантный эффект красных и белых вин существенно не различается.

18. Доказано, что употребление различных красных виноградных вин приводит к активации лимфоцитов крови человека, но не к количественным показателям в субпопуляционном составе лимфоцитов. Каких либо заметных различий в иммунотропных эффектах, в том числе и негативного влияния вин, имеющих высокое и низкое содержание дигликозидов антоцианов, на рецепторный аппарат лимфоцитов здоровых лиц, не обнаружено.

19. Усовершенствована технология производства красных виноградных вин путем регулирования в них количественного и качественного состава фенольных веществ использованием физико-химических, биохимических и технологических приемов.

20. Разработано 5 технологических инструкций на производство красных виноградных столовых вин с использованием ферментативного катализа и термовинификации, внедрение которых в производство обеспечило получение в 19992008 гг. экономического эффекта в размере более 10 млн. рублей.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бойко И.Е. Биохимические и технологические аспекты применения спонтанной микрофлоры в технологии виноградных и плодовых вин / И.Е.Бойко, Х.Р.Блягоз, Н.М.Агеева, В.А.Маркосов.// - Рек. депонир. Краснодар. - Ред. журн. Изв.ВУЗов. Пищ. технол. 2007. С.127 -Деп. в ВИНИТИ 06.03.07. - №209.

2. Агеева Н.М. Биохимические и микробиологические основы применения спонтанной микрофлоры в производстве вин / Н.М.Агеева И.Е.Бойко, Х.Р. Блягоз, В.А.Маркосов.// Краснодар: Просвещение Юг. - 2007. - 8,95 п.л.

3. Маркосов В.А. Биохимия, технология и медикобиологические особенности красных вин /В.А.Маркосов,Н.М.Агеева//. Краснодар: ПросвещениеЮг. - 2008. - 18,14 п.л.

4. Маркосов В.А. Совершенствование производства красных столовых вин /В.А.Маркосов, О.А.Маркарян// Виноделие и виноградарство СССР, 1972. №7. - С.2325. 5. Маркосов В.А.Содержание красящих и дубильных веществ в винограде и вине./В.А.Маркосов//Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии.1973. №2.- С.4344.

6. Маркосов В.А. Антивирусные свойства красного столового вина сорта Матраса/В.А.Маркосов,Г.Г.Валуйко,В.И.Кривенцов,Н.Н.Чиркина//Сб. тезисов докладов Всесоюз. научтех. конф. "Основные направления исследований биохимических процессов в виноделии. - М.:1973. - С.82.

7. ВалуйкоГ.Г. Антимикробные и антивирусные свойства красного столового вина сорта Матраса. /Г.Г.Валуйко, В.А.Маркосов, В.И.Кривенцов, Н.Н.Чиркина, Г.И.Нилов// В кн. Фитонциды. Киев: 1973.- С.44.

8. Маркосов В.А. Исследование содержания флаваноидов в винограде сорта Матраса и красном столовом вине / В.А.Маркосов //Виноделие и виноградарство СССР,1973. №5. - С.2628.

9. Маркосов В.А. К методике определения ароматических кислот винограда и вина. В.А.Маркосов, Г.Г.Валуйко, В.И.Кривенцов / Вопросы биохимии винограда и вина. Труды 2й Всесоюз. конфер. по биохимии винограда и вина. - М.: 1975. - С.308313.

10. Маркосов В.А. Исследование ацилированных антоцианов вина сорта Матраса/В.А.Маркосов, Г.Г.Валуйко// Виноделие и виноградарство СССР, 974. №5. С.5759.

11. Маркосов В.А. Совершенствование компоновки линии ВПЛ20/В.А.Маркосов//Виноделие и виноградарство СССР, 1980. №2.С.3940

12. Маркосов В.А. Фенольные соединения в ягоде при разных условиях выращивания винограда /В.А.Маркосов, Н.М.Агеева, Р.В.Гублия// Виноделие и виноградарство. 2007. №4. С.2425.

13. Агеева Н.М. Биохимические аспекты лечебных свойств виноградных вин /Н.М.Агеева, В.А.Маркосов //Индустрия напитков. 2007. №4. - С.120122.

14.Маркосов В.А.Применение капиллярного электрофореза для анализа винодельческой продукции. /В.А.Маркосов, Т.И.Гугучкина, Н.М.Агеева, Ю.Ф.Якуба.//Магарач. Виноградарство и виноделие, №2, 2007. - С.2324.

15. Маркосов В.А. Исследование антиоксидантной активности красных столовых вин Краснодарского края /В.А.Маркосов,Н.М.Агеева// Магарач. Виноград и вино России. 2007. №4. - С.2728.

16. Гублия Р.В. Изменение концентрации антоцианов и фенолокислот в /Р.В.Гублия, В.А.Маркосов, Н.М.Агеева / Сб. материалов Всероссийской научнопрактической конференции «Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека». - Красноярск. 2008. - С.126129.

17. Гублия Р.В. Влияние технологии производства красных вин на их цветовые характеристики /Р.В.Гублия, В.А.Маркосов, Н.М.Агеева / Сб. материалов Всероссийской научнопрактической конференции «Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека». - Красноярск. 2008. - С.122123.

18. Маркосов В.А. Гистамин и его природа в виноградных винах /В.А.Маркосов, Н.М.Агеева, Р.А. Ханферян, Ф.Дил (Германия)// Виноделие и виноградарство. 2008. №3. - С.1820.

19. Агеева Н.М.Биологическая ценность виноградных вин/Н.М.Агеева, В.А.Маркосов, Р.В.Гублия// Виноделие и виноградарство. 2008. №3. - С.2426.

20. Гублия Р.В. Влияние технологии производства красных вин на их цветовые характеристики /Р.В.Гублия, Н.М.Агеева, В.А.Маркосов// Виноделие и виноградарство. 2008. №4. - С.1112.

21. Гублия Р.В. Исследование антиоксидантной активности красных виноградных вин/Р.В.Гублия, Н.М.Агеева, В.А.Маркосов// Материалы конф. "Пища. Экология. Качество" г.Новосибирск. 2008. - С.343344.

22. Маркосов В.А.Современные тенденции развития производства красных вин/В.А.Маркосов, Н.М.Агеева// Тез. докл и сообщ. Международ. науч.практ. конференции, посвященной 180летию НИИВиВ «Магарач». Перспективы развития виноградарства и виноделия в странах СНГ.Ялта: 2008. т.2. - С.7172.

23. Кокорин В.Ю. Основные проблемы и тенденции развития виноградарсковинодельческой отрасли России. /В.Ю.Кокорин, В.А.Маркосов//Там же. - С.1416.

24. Маркосов В.А.Процианидины красных вин Краснодарского края и Абхазии /В.А.Маркосов, Н.М.Агеева,Р.В.Гублия// Виноделие и виноградарство. 2008. №5. - С.1820.

25. Агеева Н.М.Антимикробное и антивирусное действие красных вин. /Агеева Н.М., Маркосов В.А., Гублия Р.В.// Виноделие и виноградарство. 2008. №5. - С.2122.

26. Markosov V. Histamine in SouthRussian wines. /Markosov V., Ageeva N., Diel F., Khanferyan R.// Umwelt&Gesunheit, 2008, №10, - С. 2627.

27. Маркосов В.А. Иммунотропная активность красных вин / Маркосов В.А., Агеева Н.М., Ханферян Р.А./Кубанский научный медицинский сборник, 2009, №2. - С.4850.

28. Маркосов В.А.Особенности влияния вин на состояние иммунной системы у экспериментальных животных/ Маркосов В.А./ /Тез докл. конф. "Человек и лекарство". -Краснодар, 2008. - С.107.

29. Маркосов В.А. Влияние энотерапии винами с различным содержанием антоцианов на рецепторный аппарат лимфоидных клеток человека/Маркосов В.А., Агеева Н.М., Ханферян Р.А.// Кубанский научный медицинский сборник, 2009, №3. - С. 2832.

30. Маркосов В.А., Histidine and Histamine Concentration in Wines /Markosov V., Ageeva N., Diel F., Khanferyan R.// Тез докл. конф. Европейского научного гистаминового общества (ЕНRS), Fulda, Germany, 1317.05.2009

31. Маркосов В.А., Биогенные амины в виноградных винах Магарач./ Маркосов В.А., Н.М.Агеева, Р.А.Ханферян, Ф.Дил/ Виноградарство и виноделие. №4. 2008. - С.2832.

32. Агеева Н.М. Теоретические подходы к созданию новых технологий красных вин. / Агеева Н.М., Маркосов В.А., Неборский Р.А., Гублия Р.В./ Виноградарство и виноделие. №2.2009.- С.57.

33. Агеева Н.М. Исследование антирадикального действия красных вин./Агеева Н.М., Маркосов В.А., Неборский Р.А., Гублия Р.В./ Виноградарство и виноделие. №3. 2009. -С.2425.

АВТОРСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА И ПАТЕНТЫ

34. Способ производства напитков. АС №1165712. - БИ №41.1985 Р.В.Аванесьянц, А.И.Вдовенко, В.А.Маркосов, Л.Л.Бутто.

35. Патент RU № 2345131, МПК C 12G1/022. Способ производства вина / Л.К. Р.В.Аванесьянц, Н.М.Агеева, В.А.Маркосов Заявка № 2007130242/13. Заявл.07.08.2007. опубл. 27.01.2009, Бюл. №

Размещено на Allbest.ru