Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 9
1.1 Биолого-технологическая оценка роли органических кислот 9
1.2 Современные способы кислотопонижения в производстве натуральных сухих вин 12
1.2.1 Физико-химическое кислотопонижение 12
1.2.2 Биохимическое кислотопонижение 14
1.3 Значение кислотопонижения для стабилизации виноматериалов 17
1.4 Оценка роли органических кислот в определении подлинности виноградных вин. Средства и способы фальсификации 20
1.4.1 Основные способы фальсификации виноградных вин 21
1.4.2 Современные методы оценки подлинности виноградных вин 23
2 Объекты и методы исследований 35
2.1 Объекты исследований 35
2.2 Методы исследований 35
2.3 Модифицированные или разработанные методики 38
2.3.1 Метод определения концентрации органических кислот с помощью капиллярного электрофореза 38
2.3.2 Метод оценки подлинности виноградных вин на основе анализа кислотных профилей 43
2.3.3 Метод оценки подлинности виноградных вин на основе анализа рК-спектров 48
3 Исследование процесса кислотопонижения в виноградных винах 54
3.1 Определение концентрации органических кислот в натуральных сухих виноматериалах 54
3.2 Исследование кислотопонижения с помощью карбоната (бикарбоната) калия 56
3.3 Исследование кислотопонижения с помощью карбоната кальция 58
3.4 Влияние неоантицида на состав органических кислот вина 59
3.5 Исследование влияние калината на кислотопонижение в виноградных винах 65
3.6 Кислотопонижение в виноградных винах с помощью малицида 66
3.7 Химические аспекты кислотопонижения препаратами, содержащими калий 72
3.8 Комплексная технология кислотопонижения 74
3.9 Влияние химического кислотопонижения на органолептические свойства виноматериалов 79
3.10 Исследование процесса кислотопонижения в виноградном сусле 81
3.11 Влияние химического способа кислотопонижения на розлйвостойкость обработанных виноматериалов 86
3.12 Экономическое обоснование технологии комплексного кислотопонижения 91
4 Разработка методов оценки качества и подлинности виноградных вин на основе анализа органических кислот 95
4.1 Выбор критериев подлинности винопродукции 95
4.1.1 Исследование наличия глицерина в винах различных типов 95
4.1.2 Влияние технологии производства виноградного вина на концентрацию аминокислот 97
4.2 Идентификация продукции по расчетным критериям МОВВ 100
4.2.1 Определение качественного состава и концентрации органических кислот 103
4.3 Влияние технологических приемов обработки виноматериалов на концентрацию различных форм кислот 105
4.3.1 Определение массовой концентрации органических кислот в винопродукции различного типа 106
4.3.2 Влияние технологических приемов обработки вин на массовую долю свободных и связанных кислот 108
4.4 Применение кислотных профилей для оценки качества и подлинности винопродукции 109
4.5 Применение рК-спектроскопии для определения подлинности винопродукции 1І4
Выводы 118
Литература 120
Приложения 139
- Современные способы кислотопонижения в производстве натуральных сухих вин
- Метод определения концентрации органических кислот с помощью капиллярного электрофореза
- Исследование кислотопонижения с помощью карбоната (бикарбоната) калия
- Определение массовой концентрации органических кислот в винопродукции различного типа
Введение к работе
Вино - сложная многокомпонентная система, состав, физико-химические и органолептические свойства которой определяются наличием компонентов различной природы, химической структуры и молекулярной массы, обусловливающих основные физико-химические показатели продукта.
Качества вина - это гармония вкуса и аромата напитка, которая достигается в процессе брожения и последующих технологических обработок. При этом гармоничное сочетание полноты вкуса и ощущения кислотности во многом формирует хорошее органолептическое восприятие напитка. Такое сочетание обусловливается соответствующим соотношением между основными органическими кислотами вина - винной и яблочной. Если винная кислота, обладая кислым вкусом, не приводит к появлению посторонних тонов, то с наличием высоких концентраций яблочной кислоты связывают наличие резкости и грубости в послевкусии, травянистого и гребневого тонов. Высокую кислотность, обусловленную наличием больших количеств яблочной кислоты, называют «зеленой» кислотностью. Такие вина требуют дальнейших технологических обработок с целью улучшения вкуса.
Аномальные погодные условия, интенсивное ведение виноградарства, вызванное порой неоправданно большими количествами используемых средств защиты винограда, а также минеральных удобрений, привело к тому, что виноград даже при достижении кондиций по массовой концентрации Сахаров имеет высокую концентрацию органических кислот. Так, мониторинг основных показателей винограда за последние 10 лет в хозяйствах Красно-дарского края показал, что даже при накоплении Сахаров 17-20 г/100 см мае-совая концентрация титруемых кислот достигает 12-14 г/дм [40]. Вина, произведенные из такого винограда, имеют негармоничный вкус и не могут быть реализованы в торговую сеть без дополнительных обработок. В связи с этим большое значение в технологии вина играют способы регулирования кислотности.
Роль органических кислот в оценке качества вина не ограничивается их влиянием на органолептические показатели. Они не только формируют вкус и аромат вина, но и в большой степени определяют устойчивость винодельческой продукции к биологическим, биохимическим и физико-химическим помутнениям. Так, избыток кислот, в частности, активных кислот (рН < 3,2), увеличивает стойкость вина к развитию микроорганизмов как дрожжевой, так и бактериальной природы, а также к возникновению окислительных кас-сов, вина с рН > 3,4, особенно красные, склонны к большинству видов помутнений, а так же неустойчивы к окислению.
К числу важнейших показателей винопродукции, определение и знание которых особенно актуально в последние 7-Ю лет, относится натуральность (подлинность, аутентичность) происхождения.
Целебные свойства виноградных вин известны человечеству многие столетия. Наиболее популярны работы отечественных [16; 66] и зарубежных ученых по проблемам омоложения организма, нормализации деятельности сердечно-сосудистой системы, выведения из организма радиоактивных соединений [94]. Однако алкогольные напитки, включая вино, представляют непосредственную опасность для здоровья, а порой и жизни человека. Речь идет о некачественной и фальсифицированной продукции. Социальная значимость этой проблемы увеличивается с ростом масштаба проникновения на потребительский рынок фальсифицированной продукции. Достигнув определенного уровня и потенциала, она становится экономически нетерпимой и опасной.
Сложившуюся на рынке алкогольной продукции ситуацию нельзя считать конкурентной, поскольку цивилизованная конкуренция основана на присутствии огромного количества производителей и потребителей, имеющих сравнительно равные возможности для производства и приобретения продукции на рынке. При этом каждый из производителей, обеспечивая почти мизерную долю общего объема предложения, практически не в состоянии воздействовать на предложение в целом, а, следовательно, и на цену продук-
7 та. В сложившейся же на российском рынке ситуации теневой оборот алкогольной продукции достигает по разным оценкам от 42 до 60%, что позволяет ему диктовать цены со всеми вытекающими из этого экономическими последствиями [48; 49].
Ситуация осложняется отсутствием в России нормативно-документальной базы и методов идентификации виноградных вин, которые уже несколько десятилетий успешно действуют в странах Европейского экономического содружества [17; 79; 86; 90; 155].
В странах Европы разработаны Положения по борьбе с выпуском фальсифицированной продукции, принятые еще в 1977, 1986 и 1987 годах. Эти Положения содержат перечень показателей, включающий более 40 наименований, с помощью которых можно достаточно объективно оценить качество, а главное - подлинность (или подделку) продукции. Рекомендуется определение концентраций титруемых, свободных и связанных органических кислот, качественного состава органических кислот, расчет соотношений, основанных на знании количеств свободных и связанных кислот и т.п. Предварительно создается банк данных, в который вносятся значения указанных показателей качества продукции, производится статистическая обработка результатов, на основании чего выбирается (или создается) эталонный образец. Аналогичным образом анализируется фальсифицированная продукция.
В нашей стране также проводятся работы по оценке натуральности винодельческой продукции [23; 50; 13; 58; 59; 61; 62; 69]. Они направлены преимущественно на идентификацию профилей ароматических соединений или поиск остаточных количеств добавок. Однако составу органических кислот, соотношениям между свободными, связанными и титруемыми кислотами не уделяется внимания. Отсутствуют исследования, устанавливающие взаимосвязи между технологическими приемами производства вин различных типов, в том числе способов регулирования кислотности, и концентрациями свободных и связанных органических кислот.
Технологическое значение органических кислот в оценке качества и, особенно, подлинности винодельческой продукции изучено недостаточно полно. В частности, имеются нерешенные вопросы, связанные с применением химических и биологических методов регулирования кислотности. Недостаточно изучены свободные и связанные формы органических кислот, их роль в формировании качества вина и оценки подлинности происхождения.
Таким образом, разработка современных методов регулирования концентраций органических кислот, а также способов идентификации подлинности вина на основе анализа органических кислот, их широкое внедрение на территории всей России является актуальной задачей отрасли, решению которой посвящена наша работа.
Современные способы кислотопонижения в производстве натуральных сухих вин
К химическим способам кислотопонижения сусла и виноматериалов относится мелование и осаждение двойной соли; к физико-химическим - ио-нообмен и электродиализ.
Химическое кислотопонижение [15; 152; 165; 174] ведут с использованием углекислых солей кальция (мел) или калия (поташ), или кислого углекислого калия (бикарбонат). Дозу, необходимую для понижения массовой концентрации титруемых кислот на 1 г/дм3, рассчитывают по величине сте-хиометрических коэффициентов соответствующих реакций. Применять химическое понижение кислотности рекомендуется только для сусел с кислот-ностью выше 13 г/дм и вин с титруемой кислотностью не менее 10 г/дм . Оптимальными являются дозы, рассчитанные на понижение титруемой ки-слотности не более, чем на 3 г/дм . Для понижения кислотности сусла чаще применяют мел пищевой высшей степени очистки, несколько раз промытый водой [36]. Рекомендуется вносить мел (0,67 г/дм уменьшает содержание винной кислоты на 1 г/дм ) небольшими порциями при непрерывном перемешивании в сусло, предварительно осветленное и сульфитированное до 100 мг/дм3 общего сернистого ангидрида. Через 12-20 ч сусло снимают с осадка.
Для снижения кислотности вин предпочтительно применять углекислый калий (поташ), так как после обработки вина получаются более мягкими и гармоничными во вкусе и устойчивыми к помутнениям, вызываемым избытком кальция [63; 65].
В последние годы на отечественном рынке вспомогательных материалов появились новые наименования реагентов, суть и природа которых, а также технология применения аналогична мелу или поташу (фирмы Dohler и Erbsloch Haisenheim, обе Германия, Dal Сіп Gildo, Италия). Однако производственники, используя эти препараты, ориентируются на дозировки, приведенные в прайс-листах [63; 64; 65]. Между тем, при таком подходе далеко не всегда получаются желаемые результаты.
Вина обрабатывают перечисленными вспомогательными материалами после осветления, снятия с осадка и сульфитации. Если предполагается в дальнейшем вести процесс биологического кислотопонижения, то доза суль о фитации не должна превышать 10 мг/дм свободного S02.
Недостатком этого способа является то, что кислотность снижается за счет уменьшения концентрации винной кислоты, так как константа диссоциации винной кислоты больше, чем яблочной, поэтому яблочная кислота остается в растворе [56; 63; 68].
В двойной соли (неоцид, ацидекс) содержатся нейтральные соли кальция - яблочная кислая природная левовращающая и виннокислотная природная правовращающая в пропорции 1:1 в совокупности с 8 молями кристаллизационной воды [63]. Это рацемат, полученный из неравной пары, но построенный очень сходно с молекулами противоположной конфигурации. Аналогическое сцепление возможно на основе кальциевых солей двух неприродных кислот, но сцепление разнопородных компонентов невозможно.
Учитывая, что природная яблочная кислота ввиду связей с природными L-аминокислотами явно имеет L-конфигурацию, природную винную кислоту следует считать формой Д. Однако, с учетом международной нормы она Ц+), что свидетельствует о сомнительной надежности этой нормы. Двойная соль кристаллизуется в виде длинных стрелок, которые срастаются друг с другом в формах в виде ежа или птичьего хохолка. Максимальное достижение сокращения кислотности ограничено количеством присутствующей винной кислоты [14; 56; 63]:
Если нужно очень глубоко провести снижение кислотности, необходимо начинать с сусла, если необходимо скорректировать небольшой избыток кислотности - с вина.
Контроль за процессом химического кислотопонижения ведут по следующим показателям: титруемые кислоты, рН, содержание винной кислоты, количество последней не должно быть ниже 1 г/дм , кальция - не более 100 г/дм3 [14; 68]. Электродиализ и ионный обмен относятся к физико-химическим методам кислотопонижения [15; 87]. При использовании электродиализа и ионного обмена из соков и вин удаляется как яблочная, так и винная кислоты, что является одним из основных недостатков этих методов снижения кислотности [2; 14]. Таким образом, анализ представленных материалов свидетельствует о том, что нет единого мнения о целесообразности применения химического кислотопонижения в технологии виноделия, и многие вопросы требуют дальнейших исследований и уточнений. Наиболее результативным способом является биохимический способ кислотопонижения, вызываемый развитием молочнокислых бактерий или дрожжей-шизосахаромицетов. Способ снижения кислотности виноматериалов и вин в процессе яблочно-спиртового брожения основан на способности некоторых видов дрожжей рода Schizosaccharomyces разрушать яблочную кислоту без образования молочной и обогащать среду этиловым спиртом [7; 9]. Для возникновения и успешного происхождения яблочно-спиртового брожения необходимо[ 12; 163]: - наличие в материале для кислотопонижения достаточного запаса яблочной кислоты (не менее 2г/дм3); - использование активной разводки дрожжей-кислотопонижателей, со-держащей 100-150 млн/см клеток, в том числе 30-50% делящихся; - первоначальное введение в виноматериал дрожжей - кислотопонижа-телей с последующим добавлением разводки чистой культуры винных дрожжей-сахаромицетов; - поддержание температуры яблочно-спиртового брожения 17-26С; - хорошее осветление сусла с общим количеством микроорганизмов не более 100 тыс/см . Технология кислотопонижения с помощью дрожжей рода Schizosac-charomyces предусматривает различные варианты [30; 31; 32; 33]. Наиболее распространенными являются: - дробление винограда, отделение сусла от мезги, охлаждение сусла, осветление его и сбраживание в присутствии дрожжей Schizosaccharomyces acidodevoratus, с дальнейшим введением винных дрожжей и проведением спиртового брожения. - дробление винограда, получение виноматериала с высокой кислотностью, внесение разводки дрожжей Schizosaccharomyces acidodevoratus, проведение кислотопонижения. Для ускорения процесса кислотопонижения, повышения качества ви-номатериалов и исключения ингибирующего действия сахаромицетов на молочнокислые бактерии был предложен способ, предусматривающий внесение в виноградное сусло дрожжей Schizosaccharomyces расы КП-1 в количестве 3-8% от объема сусла, проведение яблочно-спиртового брожения в течение времени, обеспечивающего сбраживание 25-50%) исходных Сахаров сусла [33]. Затем в сусло вносят дрожжи-сахаромицеты в количестве 2-4 % от объема сусла и проводят спиртовое брожение до содержания остаточных саха ров 2-3 г/100 см , после чего вносят разводку молочнокислых бактерий в количестве 5-Ю % от объема сусла и осуществляют яблочно-молочное брожение.
Основным недостатком биологических способов кислотопонижения с использованием дрожжей рода Schizosaccharomyces является сульфитоустой-чивость этих дрожжей. Они развиваются при содержании сернистого ангидрида в сусле до 1000 мг/дм и в виноматериале до 300-400 мг/дм [32]. В результате в случае попадания в готовые виноматериалы шизосахаромицетов возникают повторные помутнения биологической природы.
Метод определения концентрации органических кислот с помощью капиллярного электрофореза
Капиллярный электрофорез - это метод анализа сложных смесей, использующий электрокинетические явления - электромиграцию ионов и других заряженных частиц и электроосмос - для разделения и определения компонентов. Эти явления возникают в растворах при помещении их в электрическое поле, преимущественно, высокого напряжения. Если раствор находится в тонком капилляре, например, в кварцевом, то электрическое поле, наложенное вдоль капилляра, вызывает в нем движение заряженных частиц и пассивный поток жидкости, в результате чего проба разделяется на индивидуальные компоненты, так как параметры электромиграции специфичны для каждого сорта заряженных частиц. В то же время, такие возмущающие факторы, как диффузионные, сорбционные, конвекционные, гравитационные и т.п., в капилляре существенно ослаблены, благодаря чему достигаются рекордные эффективности разделений.
На границе раздела кварц-водный раствор электролита возникает, так называемый, двойной электрический слой (ДЭС). Первую обкладку двойного слоя составляют отрицательно заряженные гидратированные силанольные группы. В приповерхностном слое электролита к отрицательно заряженной поверхности кварца примыкают гидратированные катионы, которые образуют вторую обкладку двойного слоя. Из-за мощного электростатического взаимодействия с поверхностью часть катионов, так же как и силанольные группы, частично теряют гидратирующую воду, в результате чего первый слой катионов, непосредственно контактирующий с поверхностью, становится весьма мало подвижным. Остальная часть нейтрализующих заряд поверхности катионов распространяется в толщу раствора, образуя так называемую диффузную часть второй обкладки двойного слоя. Распределение катионов между неподвижным и диффузным слоями, а, следовательно, и толщина двойного слоя, зависит в первую очередь от общей концентрации электролита в растворе. Чем она больше, тем большая часть положительного заряда диффузного слоя перемещается в неподвижный слой и тем меньше становится толщина диффузного слоя. При концентрации бинарного однозарядного электролита 10 - 10 М толщина двойного электрического слоя составляет в среднем 30 - 50 мкм. Таким образом, при диаметре внутреннего канала 50 - 100 мкм практически вся жидкость, заполняющая капилляр, представляет собой диффузную часть двойного электрического слоя.
В приборах капиллярного электрофореза, в которых используется кварцевый капилляр, чаще всего полярность входного конца положительная (анод), и ЭОП переносит зону пробы к катоду. Вблизи катодного выхода установлен детектор. Чтобы методом КЗЭ можно было определять анионные компоненты проб необходимо изменить полярность прикладываемого напряжения. Однако в этом случае изменится не только направление миграции анионов, но также направление ЭОП. Для преодоления этого противоречия необходимо модифицировать поверхность кварцевого капилляра так, чтобы знаки зарядов двойного электрического слоя поменялись на противоположные. Это может быть достигнуто динамической модификацией поверхности капилляра - введением в рабочий буферный раствор катионного поверхностно-активного вещества, например, бромида цетилтриметиламмония (ЦТАБ) или полиаминов, например, этилендиамина, гексаметилендиамина, диэтилентриамина, триэтилентетрамина. Катион ЦТАБ активно сорбируется на кварцевой поверхности, занимая при достаточной его концентрации все вакансии в ближайшем к поверхности слое. Поверхность как бы «ощетинивается» длинными цетильными (СібНзз-) цепочками. Ставшая гидрофобной поверхность при дальнейшей промывке рабочим буферным раствором сорбирует еще один слой поверхностно-активного катиона, ориентированного аммонийным концом наружу (сорбция «щетка в щетку»). В результате первый слой двойного электрического слоя становится положительным, а второй, в том числе и диффузная его часть, - отрицательным, и ЭОП снова движется от входного конца к детектору, несколько отставая от мигрирующих быстрее анионов. В случае полиаминов меньшей молекулярной массы изменение заряда поверхности достигается за счет адсорбции их катионных форм.
Помимо этого, для изменения направления ЭОП может применяться постоянная модификация - покрытие капилляров изнутри нейтральными или положительно заряженными полимерами или обработка веществами, связывающими силанольные группы.
Исследование кислотопонижения с помощью карбоната (бикарбоната) калия
Способ кислотопонижения основан на применении химически чистого карбоната (бикарбоната) калия с целью нейтрализации титруемых кислот вина.
Карбонат (бикарбонат) калия используют для снижения кислотности сусла и вина. Карбонат (бикарбонат) калия привносит ионы калия, которые взаимодействуют с винной кислотой с образованием гидротартрата калия.
В практике считается, что добавление 1 г/дм бикарбоната калия снижает общую кислотность на 0,75 г/дм в пересчете на серную кислоту. Этот показатель учитывает нейтрализованную кислотность и вызванные выпадения винного камня.
На примере виноматериалов АФ «Фанагория» и ЮВК проведена обра-ботка с целью уменьшения концентрации титруемых кислот на 4 г/дм с помощью исследуемых соединений. Учитывая взаимосвязь между катионами щелочных и щелочно-земельных металлов и органических кислот, определяли значения их концентраций до и после обработок. В качестве контрольного использован вариант, в котором вино обрабатывали холодом в течение 8 суток. Полученные результаты сведены в табл. 3.2.
Полученные результаты показали, что использование карбоната или бикарбоната калия для кислотопонижения более эффективно, чем обработка холодом для вин любого типа. Однако сравнение полученных результатов показало, что при обработке холодом наблюдается закономерное уменьшение концентрации как винной, так и яблочной кислоты, что объясняется образованием тартратов и битартратов, выпадающих впоследствии в осадок. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению концентрации катионов калия. При использовании карбоната или бикарбоната калия снижение массовой концентрации титруемых кислот происходит преимущественно за счет винной кислоты, массовая концентрация яблочной кислоты практически не изменяется. В связи с этим вкус обработанных виноматериалов остается разла женным, имеет травянистый или гребневой оттенок, иначе именуемый «тоном зеленой кислотности».
Известно [1; 3; 14], что избыточные концентрации яблочной кислоты и ее солей приводят к формированию этих тонов. Карбонат и бикарбонат калия хорошо растворимы, поэтому концентрация катионов калия в обработанных виноматериалов возрастает в сравнении с контролем или обработкой холодом, что делает проблематичным последующее достижение устойчивости виноматериалов к кристаллическим помутнениям.
Таким образом, использование карбоната или бикарбоната калия как средства кислотопонижения требует последующей обработки холодом с целью стабилизации продукции к кристаллическим помутнениям.
Карбонат кальция (производства Франции) представляет собой химически чистый продукт, содержащий не менее 99% основного вещества. Принцип действия основан на нейтрализации титруемых кислот за счет взаимодействия преимущественно с винной кислотой.
В качестве объектов исследования использованы те же виноматериалы, что и в разделе 3.2. (дозы 0,5-1,0 г/дм )
Материалы исследований, представленные в табл. 3.3, свидетельствуют о том, что кислотопонижение с помощью карбоната кальция основано на взаимодействии катионов кальция с винной и яблочной кислотами с образованием нерастворимых тартратов и малатов кальция. Увеличение дозировки карбоната кальция приводит к закономерному снижению концентрации титруемых кислот и увеличению содержания кальция в обработанном виномате-риале. Следует отметить, что при обработке красных виноматериалов эффективность кислотопонижения увеличивается. Возможно, это вызвано тем, что катионы кальция взаимодействуют с фенолокислотами с образованием нерастворимых комплексов [14; 15; 35].
Неоантицид - специально подобранная смесь для нейтрализации двойной солью химически чистого карбоната кальция. Его применение эффек-тивно при концентрации титруемых кислот до 12 г/дм . Согласно данных [65] нейтрализация двойной солью основана на том, что часть объема, рассчитанная на это, полностью нейтрализуется. После отделения кристаллического осадка к оставшейся части вина снова добавляется новая порция необработанного напитка, благодаря чему осуществляется удаление не только солей винной, но и яблочной кислот. Оптимальная концентрация неоантицида - 6,7 г/дал из расчета снижения титруемой кислотности на 1 г/дм3. В экспериментах применяли как оптимальную, так и несколько завышенную дозировку препарата в связи с высокой концентрацией в виноматериалах яблочной кислоты. Снижение массовой концентрации титруемых кислот проводили на 4 г/дм3.
Анализ данных (табл. 3.4, рис. 3.1-3.3) показал, что в сравнении с карбонатами калия или кальция применение неоантицида приводит к снижению массовой концентрации титруемых кислот за счет уменьшения содержания и винной, и яблочной кислот. Однако массовая концентрация винной кислоты снижается в большей степени. В связи с этим обработанные виноматериалы имели резкий травянистый привкус, обусловленный остаточной концентрацией яблочной кислоты.
Сопоставление полученных данных с материалами фирм-изготовителей [63; 64; 65] свидетельствует о том, что специфика неоантици-да заключается в том, что он в равной степени должен обеспечить снижение концентрации как винной, так и яблочной кислот. В связи с этим были проведены дополнительные эксперименты, сущность которых заключалась в дробном введении препарата, причем каждая последующая порция неоанти-цида вводилась тогда, когда будет достигнуто равномерное распределение предыдущей порции реагента по всему объему обрабатываемого виномате-риала. Через трое суток после полного осаждения солей были проведены требуемые анализы.
Полученные результаты (табл. 3.5) показали, что дробное внесение не-оантицида стимулирует осаждение не только винной, но и яблочной кислоты. При этом концентрация катионов кальция возрастает несущественно по сравнению с обработкой карбонатом кальция.
Определение массовой концентрации органических кислот в винопродукции различного типа
В результате исследования различных типов вин установлено (табл. 4.5) существенное различие в концентрациях основных органических кислот - винной и яблочной - в зависимости от качества вина. В подлинной продукции эти кислоты присутствуют в тех концентрациях, которые характерны для винограда и вин. Различия между количественными значениями объясняются кондициями исходного винограда, технологическими обработками. Между тем, доля свободных и связанных кислот варьирует в незначительных пределах. Установлено, что в винах марочных (Рислинг, Каберне Мысхако), специальных крепких и десертных доля связанных кислот больше, чем в ординарных сухих винах. Это можно объяснить, исходя из следующих соображений. Цикл производства выдержанных и, особенно, марочных вин, значительно длиннее, чем ординарной продукции. Следовательно, период контакта кислот с компонентами вина также более продолжителен. В течение обработок и, особенно, выдержки наблюдается самопроизвольное (спонтанное) образование осадков, в том числе тартратов, малатов калия и кальция, в результате чего массовая концентрация кислот уменьшается.
При производстве десертных и специальных крепких вин проводится ряд таких обработок, при которых согласно [14; 26; 70] протекают различные химические превращения, сопровождающиеся связыванием органических кислот. Это настаивание мезги, типизация - термическая обработка при температурах от 45 до 65С. В процессе перечисленных термообработок интенсифицируются реакции этерификации с участием кислот, образуются различные соли, в том числе слабо- и нерастворимые. В связи с этим возрастает массовая доля связанных кислот.
Примечание: образцы продукции отобраны в торговой сети; в таблице приведены средние значения; количество отобранных проб не менее 10.
Иная картина наблюдалась при анализе винопродукции сомнительного качества, органические кислоты в которой были представлены лимонной кислотой, а массовая концентрация основных органических кислот винной и яблочной минимальна. Кроме того, судя по полученным результатам, массовая концентрация других компонентов, способных связывать кислоты, также минимальна. В связи с этим массовая доля свободных значительно выше, чем связанных. Согласно [76; 84] такое соотношение между свободными и связанными кислотами в натуральной продукции не встречается.
В проведенных экспериментах для обработки вина использовали: выдержку при температуре, близкой к точке замерзания, с целью интенсификации процессов образования и выпадения в осадок избыточных количеств тартратов и битартратов калия; бентонит, применяемый для осветления и снижения концентраций высокомолекулярных соединений; флокулянт универсальный поликатионит; ферментный препарат пектопротеолитического действии, катализирующий трансформацию белков и полисахаридов; желатин, взаимодействующий с полифенолами вина; кристалл ЕХ, способствующий снижению концентрации в вине катионов кальция; яблочно-молочное брожения, приводящее к сбраживанию яблочной кислоты. В процессе этих операций и по их окончании определяли концентрации свободных и связанных кислот. Полученные результаты (рис. 4.1) показали, что применение различных по природе и специфике действия технологических обработок не вызвало существенного соотношений между свободными и связанными кислотами при общем незначительном изменении концентрации суммы титруемых кислот. При этом доля связанных форм кислот составляла от 95,2 до 96,2%. Таким образом, соотношение между свободными и связанными кислотами может быть использовано в качестве критерия при оценке подлинности вин.
Аналогичные исследования проведены на фальсифицированной продукции. Полученные данные также подтвердили, что технологические приемы обработки не оказывают существенного влияния на соотношение между свободными и связанными кислотами. Это позволяет считать, что концентрация свободных и связанных кислот - величина, не зависимая от технологических приемов обработки, а обусловленная спецификой сырья и может быть использована в качестве критерия подлинности. Между тем, доля связанных форм кислот в фальсифицированной продукции изменялась от 15,5 до 22,4%.
Проведенные титрования с последующим расчетом параметров кислотных профилей большого количества образцов (около 300) натуральных и фальсифицированных вин показали возможность применения данного метода для определения грубой фальсификации кислотного состава винопродук-ции, хотя подделка натурального виноматериала или его изменения в результате болезней или действия микроорганизмов могут быть малозаметны.
Результаты расчетов показателей кислотных профилей красных и белых образцов винопродукции были подвергнуты классификации с применением кластерного анализа в системе Statistica 6 [91]. В качестве меры расстояния применено евклидово расстояние исходных параметров, а правилом объединения выбран метод Варда, показавший свою эффективность в аналогичных задачах классификации вин включающих в себя различные физико-химические методы анализа [96; 97; 99; 102; 109; 112; 118; 122; 123; 124; 133; 153; 154; 170]. Дендрограммы (древовидные диаграммы), характеризующие структуру кластеров, приведены на рис. Можно отметить, что как для белых, так и для красных вин выделяются группы винопродукции, которые предложено классифицировать следующим образом: Группы белых вин Б1 -старые марочные вина (Шардоне, Портвейн урожая 1991, Жемчужина России, Анапа); Б2 - качественные десертные вина (Улыбка 91, Мускат золотой
