Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 8
1.1 Использование шаптализации при производстве вин высшей категории качества в России и странах ЕЭС 8
1.2 Процессы, протекающие при брожении виноградного сусла 11
1.3 Основные аспекты кислотопонижения натуральных вин 15
1.3.1 Физико-химическое кислотопонижение 15
1.3.2 Биохимическое кислотопонижение 17
1.3.3 Ингибиторы молочнокислых бактерий 22
1.4 Роль древесины дуба в процессах регулирования химического состава виноматериалов 28
1.5 Значение кислотопонижения для стабилизации виноматериалов 32
2 Объекты и методы исследований 36
2.1 Характеристика объектов исследования 36
2.2 Методы исследований 37
2.3 Математическое планирование эксперимента и обработка полученных результатов 41
3 Совершенствование технологии сбраживания виноградного сусла 45
3.1 Влияние вида сахаросодержащего сырья на динамику брожения сусла.. 45
3.2 Исследование процесса дробной шаптализации в производстве натуральных сухих вин 49
3.2.1 Влияние дробной шаптализации на изменение концентрации органических кислот натуральных сухих вин 57
3.2.2 Изменение аминокислотного состава вин в зависимости от способа введения сахара 59
3.3 Исследование влияния способа шаптализации на активность гидролитических ферментов сусла 64
4 Исследование процесса кислотопонижения в производстве натуральных сухих вин 70
4.1 Исследование процесса яблочно-молочного брожения виноградных вин 70
4.2 Исследование динамики яблочно-молочного брожения в зависимости от концентрации полифенолов вина 73
4.3 Изменение концентрации ароматических веществ при яблочно-молочном брожении в дубовой таре 77
4.4 Влияние вида дуба на экстракцию ароматических веществ при кислотопонижении виноматериалов с помощью молочнокислых бактерий. 82
4.5 Влияния фермента лизоцима на жизнедеятельность молочнокислых бактерий и химический состав виноматериалов 85
4.6 Исследование процесса стабилизации виноматериалов, прошедших кислотопонижение, к биологическим помутнениям 93
5 Совершенствование технологии натуральных сухих вин 99
5.1 Влияние ЯМБ на стабильность виноматериалов против кристаллических помутнений 99
5.2 Модифицированная технологическая схема производства натуральных сухих вин высокого качества 102
5.3 Экономическое обоснование модифицированной технологии натуральных сухих вин 105
5.3.1 Методика определения экономической эффективности 105
5.3.2 Определение экономической эффективности 108
Выводы 110
Список литературы 112
Приложения 128
- Процессы, протекающие при брожении виноградного сусла
- Математическое планирование эксперимента и обработка полученных результатов
- Исследование процесса дробной шаптализации в производстве натуральных сухих вин
- Исследование динамики яблочно-молочного брожения в зависимости от концентрации полифенолов вина
Введение к работе
По данным Федерального агентства по сельскому хозяйству Российской Федерации выпуск виноградного вина в России к настоящему времени по отношению с 1980г. уменьшился в шесть раз, и основной процент (85%) составляет производство натуральных вин. Такое состояние объяснятся в первую очередь тем, что отечественным производителям алкогольной продукции экономически эффективнее производить натуральные вина в связи с отменой лицензионных сборов на их производство. Натуральные вина относятся к классу биологически ценных продуктов. Согласно исследованиям алкогольной ассоциации РФ (СОАР) среди класса натуральных вин наибольшим потребительским спросом (35%) пользуются полусухие и полусладкие вина. Это объясняется тем, что добавление Сахаров сглаживает проявление высокой негармоничной кислотности.
Известно, что сухие вина содержат только остаточные сахара в концентрации, не превышающей 3 г/дм . В связи с этим одной из важнейших задач производителей является достижение гармонии вкуса за счет регулирования концентрации органических кислот.
Природно-климатические изменения, произошедшие в Краснодарском крае в течение последних 15-20 лет, привели к тому, что даже при достижении требуемых кондиций по массовой концентрации Сахаров, содержание органических кислот в виноградной ягоде, в том числе яблочной, остается высоким (в сумме до 16 г/дм3). Вина, произведенные из такого винограда, обладают разлаженным вкусом, так называемой «зеленой кислотностью».
Вопрос подсахаривания сусла всегда вызывал многочисленные дискуссии. Процессы шаптализации известны еще с 19 века и практически не подвергались изменениям. Так, в Германии разрешается использовать шаптализацию при производстве вин категории Qualitatswein bestimmter Anbaugebiete (QBA). Между тем, как показали исследования [71] важное значение имеет момент и
5 способ введения сахара, однако эти вопросы остаются не изученными.
Как правило, вина, полученные из низкосахаристого винограда, обладают негармоничным вкусом, что обусловлено наличием в них высоких концентраций яблочной кислоты. Разное соотношение между винной и яблочной кислотами требует дифференцированного подхода к существующим способам снижения титруемой кислотности, так как от этого во многом будут зависеть вкусовая гармония и стабильность вина. В настоящее время в арсенале виноделов имеется достаточное количество методов, позволяющих эффективно регулировать состав органических кислот. Однако ни один из них не дает ожидаемого эффекта в отношении стабильности вина.
Согласно данным Департамента потребительской сферы и регулирования рынка алкоголя Краснодарского края каждая четвертая бутылка винодельческой продукции, поступающая для реализации в торговую сеть, забраковывается по внешнему виду. Основной причиной забраковки является помутнение кристаллической природы, обусловленное неэффективностью технологических обработок в связи с превалированием в винах концентрации яблочной кислоты над винной.
Брожение - один из главных биохимических процессов, определяющих химический состав, включая компонентный состав органических кислот, органолептические достоинства и качество готовой продукции. Для получения натуральных вин, обладающих развитым вкусом, сохранения в них ароматических веществ и сортовых особенностей винограда, необходимо создать соответствующие условия для медленного, но полного выбраживания сусла и достижения оптимального соотношения между органическими кислотами в составе натуральных вин. В связи с этим совершенствование технологии натуральных сухих вин на основе исследования процессов повышения сахаристости сусел и разработки современных методов регулирования кислотности виноградных вин в процессе брожения является актуальной проблемой отрасли, требующей неадекватных подходов.
Цель исследований заключалась в научном обосновании и совершенствовании технологии производства натуральных сухих виноградных вин на основе регулирования процессов брожения и кислотопонижения.
Научная новизна
Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность применения дробной шаптализации для повышения сахаристости виноградного сусла, экспериментально установлены режимы, позволяющие активировать процесс спиртового брожения и повысить качество натуральных сухих вин.
Выявлены закономерности изменения концентрации яблочной кислоты при биологическом кислотопонижении в зависимости от содержания фенольных соединений в виноматериале. Доказана необходимость применения дубовой тары для активации процесса яблочно-молочного брожения и повышения качества виноматериалов. Выявлено и теоретически обосновано бактерицидное действие фермента лизоцима на бактерии яблочно-молочного брожения, установлены основные закономерности процесса. Доказано наличие синергетического бактерицидного эффекта на молочнокислые бактерии при совместном использовании танина и лизоцима. Установлено изменение структуры поверхности клеток бактерий под действием фермента.
Основные задачи исследований:
изучить влияние различных способов шаптализации виноградного сусла на динамику брожения и активность гидролитических ферментов;
оценить физиологическое состояние дрожжей и динамику брожения в зависимости от вида сахаросодержащего сырья;
обобщить и систематизировать данные об изменении физико-химических и органолептических показателей вина в зависимости от способа шаптализации;
изучить активность яблочно-молочного брожения в зависимости от концентрации полифенолов вина;
исследовать влияние яблочно-молочного брожения в дубовой таре на концентрацию ароматических компонентов;
изучить действие фермента лизоцима на молочнокислые бактерии;
установить влияние биологического кислотопонижения на стабильность вин к кристаллическим помутнениям;
разработать способ стабилизации виноматериалов против биологических помутнений;
совершенствовать технологию производства натуральных сухих вин, разработать технологическую документацию на новые виды продукции.
Практическая значимость
Разработан способ дробной шаптализации виноградного сусла, внедренный в ОАО «Аврора» Крымского района и ЗАО «Витязево» Анапского района Краснодарского края.
Разработаны и утверждены технологические инструкции на 8 наименований натуральных сухих вин, производимых ОАО «Аврора» Крымского района Краснодарского края.
Разработан и внедрен (ОАО «Аврора») способ остановки яблочно-молочного брожения путем ингибирования молочнокислых бактерий, повышающий стабильность виноградных вин.
Процессы, протекающие при брожении виноградного сусла
В процессе брожения сусла из сахара образуются основные (этанол, СОг) и большое число вторичных продуктов. При дезаминировании аминокислот синтезируются побочные продукты брожения, и в итоге накапливается значительное количество высших спиртов, жирных кислот, альдегидов, кетонов, сложных эфиров.
Большая концентрация и широкая гамма этих компонентов создают характерный для брожения тон и фоновый аромат молодого вина [79,80].
Скорость и ход брожения существенно влияют на качество вина. Более высокое качество вин формируется в условиях медленного брожения, при котором меньшее количество ценных ароматических и вкусовых летучих веществ выделяется из сусла в атмосферу, лучше сохраняется сортовой аромат, уменьшаются потери спирта.
По данным [26,29] основным фактором, влияющим на ход брожения, является температура. С повышением ее до 27-30 С скорость брожения увеличивается, при температуре выше 30 С происходит массовое отмирание дрожжевых клеток. При 37 - 40 С брожение прекращается и получаются так называемые недоброды, содержащие остаточный сахар, который создает благоприятные условия для развития болезнетворных микроорганизмов. Кроме этого, высокие температуры брожения нежелательны, потому что повышают интенсивность выделения пузырьков СОг, которые выносят их сусла летучие вещества, в том числе ценные эфирные масла.
С понижением температуры брожения до 10-12 С, если при этом не применяются специально выведенные холодостойкие расы дрожжей, брожение идет очень медленно и сахар, как правило, полностью не сбраживается.
По данным [41] в процессе сбраживания виноградного сусла при температурах более 25 С концентрация терпеновых соединений, ответственных за сортовой аромат винограда, значительно снижается. Сбраживание виноградного сусла при 18-20 С и быстрое снятие виноматериалов с дрожжевого осадка способствует получению виноматериалов с ярким сортовым ароматом.
К числу вторичных продуктов брожения относятся: глицерин, янтарная кислота, уксусная кислота, ацетальдегид, 2,3-бутиленгликоль, ацетоин, лимонная кислота, пировиноградная кислота, изоамиловый спирт, изопропиловый спирт, эфиры []. Соотношение между ними зависит от расы дрожжей, их ферментных систем [2,36,37,74].
Существуют расы дрожжей, образующие большее или меньшее количество уксусной, янтарной кислот и 2,3-бутиленгликоля. С учетом этой особенности дрожжи были разделены на ряд групп по отношению уксусная кислотагянтарная кислота (у:я) и 2,3-бутиленгликоль.тлицерин (б:г) в вине после полного выбраживания виноградного сусла при рН 3,17. Отношение у:я варьирует в конце брожения в пределах 0,5-2,0; по этому отношению различают дрожжи: янтарогенные, равновесные, ацетогенные [81],
Отношение б:г варьирует в пределах 0,05-0,13. По этому отношению различают дрожжи гликолегенные и малогликолегенные. Помимо расы дрожжей на соотношение между вторичными продуктами брожения оказывают влияние температура брожения и исходный состав сусла [4,12,98,107].
При рН выше 3 значительно увеличивается интенсивность глицеропировиноградного брожения, что сопровождается снижением выхода этилового спирта, наибольшее количество которого образуется при рН 3. Содержание глицерина, уксусной и янтарной кислот увеличивается с повышением рН, прирост янтарной кислоты в этом случае меньше, чем уксусной [20,42]. Так, согласно [102,103] высокие концентрации уксусной кислоты образуются лишь при рН 6.
Температура брожения влияет на выход вторичных продуктов брожения, причем изменение их содержания зависит от расы дрожжей. Так, дрожжи, склонные к синтезу янтарной кислоты, при пониженной температуре (7 С) вызывают значительное накопление уксусной кислоты [104,109]. Это объясняется торможением превращения уксусной кислоты в янтарную в начале брожения.
Брожение при температуре 20С обеспечивает обычное накопление янтарной кислоты. Наибольшее количество сахара расходуется по глицеропировиноградному циклу с образованием глицерина при повышенной (30-35 С) температуре брожения.
Изучение образования и превращения органических кислот при сбраживании сусла и формировании вина, несомненно, имеет важное значение. Вкус и гармоничность букета вина зависят от содержания в нем органических кислот, главным образом от их состава.
Большое содержание некоторых кислот плохо отражается на вкусовых качествах вина. Установлено, что лучшие вкусовые ощущения вызывают лимонная и винная, несколько худшие - яблочная кислота [30,75]. Герасимов М.А. считает [30], что ее повышенное содержание в вине вызывает привкус зеленых ягод. Однако яблочная кислота имеет различные вкусовые оттенки в зависимости от концентрации и присутствия Сахаров, спирта, винной кислоты, минеральных и ароматических веществ.
Большое количество молочной кислоты в вине, образующейся в результате яблочно-молочнокислого брожения, также отрицательно сказывается на вкусовых качествах, особенно, если брожение проводится гетеротрофными молочнокислыми бактериями [99,114].
В процессе сбраживания сусла наблюдаются биохимические превращения органических кислот, а также аминокислот. При этом образуются новые кислоты [116].
Современная биотехнология располагает многочисленными способами регулирования процессов метаболизма микроорганизмов, их биосинтетических и каталитических функций, в том числе, остановки технологического процесса кислотопонижении. К числу перспективных способов воздействия на метаболизм микроорганизмов относятся внесение добавок, применение физико-химических обработок [11,18,19,51,77].
Молочнокислые бактерии представляют основную угрозу для виноделия. Характерное их свойство - способность разлагать сахара с образованием в качестве основного продукта молочной кислоты и вызывать болезнь скисания вин. Однако регулируемый процесс развития молочнокислых бактерий в натуральных сухих винах с повышенной кислотностью оказывает благоприятное влияние на качество готового продукта, увеличивает его бактериальную стабильность [19,52,57,64,].
Математическое планирование эксперимента и обработка полученных результатов
Массовую концентрацию минеральных веществ - катионов металлов — устанавливали методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии с применением «Квант АФА» (Россия) по ГОСТ 30178-96 с предварительным озолением испытуемой пробы. Качественный и количественный состав углеводов (моносахаров) определяли с помощью газожидкостной хроматографии. Для установления активности ферментов - р-фруктофуранозидазы (БФФ), ортодифенолоксидазы (ОДФО), протеиназы, применяли методики [38], используя соответствующие субстраты. Для определения площади удельной поверхности S уд. твердого адсорбента в работе применяли методику по [125], используя уравнение изотермы адсорбции Ленгмюра: Так как его линейная форма представляется собой многочлен первой степени, то для обработки данных, полученных в результате эксперимента, использовали метод наименьших квадратов [44]. Статистическую обработку результатов исследований проводили по методикам, а также с использованием компьютерных программ Statistika и Coplot (версия 2000г.). Достоверность полученных данных подтверждалась 2,3 или 5-ю повторностями проведения опытов (в зависимости от их сложности и продолжительности). Уровень вероятности 0,95. При планировании экспериментов (с целью сокращения их количества) по обработке виноматериалов смесью лизоцима и танина использовался метод ротатабельных планов второго порядка Бокса-Хантера [9]. В связи с тем, что ортогональные планы второго порядка не обладают свойством ротатабельности, количество информации оказывается различным для эквидистантных точек. Бокс и Хантер предложили считать оптимальными ротатабельные планы второго порядка.
При этом ротатабельным считается такое планирование, у которого ковариационная матрица инвариантна к ортогональному вращению координат. Специфический характер ковариационной матрицы для ротатабельных планов позволяет провести процедуру обращения этой матрицы и получить формулы для расчетов коэффициентов уравнения регрессии и их дисперсий: Исследованиями, проведенными ранее [71], было установлено, что при применении шаптализации виноградного сусла необходимо учитывать следующие факторы: 1 инверсию сахарозы проводить нецелесообразно, так как инвертазного потенциала дрожжей достаточно для инвертирования введенной в виноградное сусло сахарозы; 2 шаптализацию необходимо проводить непосредственно перед забраживанием сусла, внося весь объем предварительно растворенной сахарозы в виноградном сусле; 3 по результатам наших исследований [71], оптимальная степень шаптализации, положительно влияющая на качество виноматериалов, предусматривает повышение сахаристости сусла на 20-30 % к исходной массовой концентрации Сахаров виноградного сусла, то есть 0,2-0,3. В последующих экспериментах при проведении дробной и традиционной шаптализации мы использовали эти данные. 3.1 Влияние вида сахаросодержащего сырья на динамику брожения сусла Сахара являются важной составной частью как винограда, так и вина.
Они имеют не только большую пищевую ценность, но и определяют тип вина и его вкусовые особенности. Кроме того, составом и концентрацией Сахаров обусловливается интенсивность брожения и бродильная активность дрожжей [16]. Однако исследования влияния Сахаров различной природы при шаптализации виноградного сусла практически не проводились. В связи с этим целью данного эксперимента было изучение влияния Сахаров различной природы, введенных при шаптализации, на брожение виноградного сусла и физиологическое состояние дрожжей. Для решения поставленной задачи использовали сусло из кондиционного винограда Совиньон сахаристостью 160г/100см3и рНЗ,5, которое разливали в стерильные колбы по 50 мл, сбраживали при температуре 18-20 С. В течение брожения следили за приростом биомассы дрожжей и бродильной активностью. Опыты проводили в вариантах с добавлением сахара-песка, сахара-сырца, мелассы. В качестве контроля было использовано сусло того же сорта винограда с массовой концентрацией Сахаров 160 г/100 см . В сусло перед брожением вносили разводку чистой культуры дрожжей в количестве 3%. Динамика бродильной активности и роста биомассы клеток представлены на рисунках 3.1 и 3.2. Как видно из рис. 3.1 при использовании мелассы забраживание сусла наступило только на 3 сутки (кривая 3). Очевидно, это связано с тем, что в мелассе содержатся такие органические соединения, как меланоидины, карамели, фурфурол, гуминоподобные вещества, карбоновые кислоты (муравьиная, уксусная, щавелевая и др.) и их соли, которые угнетающе действуют на дрожжи. При использовании сахара-сырца забраживание наступило на 2-е сутки (кривая 2), что можно также объяснить наличием примесей высокомолекулярных полисахаридов, в частности, декстринов и декстранов. Кроме того, известно [24], что в сахаре-сырце присутствует также продукты сахароаминной реакции и остатки хлористого кальция, которые оказывают угнетающее действие на репродукцию дрожжевых клеток. При использовании сахара-песка (кривая 1) наблюдали также гибель около 5 % клеток на начальной стадии роста - адаптации, а затем - максимальный прирост биомассы (рис. 3.2). Забраживание сусла в контрольном варианте (кривая 4) наступило также на 2-е сутки, однако динамика брожения характеризовалась равномерностью накопления дрожжевой биомассы. Исходя из анализа рис. 3.1, можно сказать, что все три опытных варианта различаются по интенсивности брожения. Продолжительность логарифмической фазы во всех трех опытных вариантах различна, т. е. основное забраживание проходит с разной скоростью, причем, при использовании сахара-песка - она наибольшая. Этому периоду соответствует фаза экспоненциального роста дрожжей, характеризующаяся наибольшей скоростью увеличения количества их клеток в среде. Верхняя точка кривой 1 лежит выше, чем кривой 2. Это свидетельствует о том, что брожение идет более интенсивно, а, следовательно, образуется большее количество этилового спирта и происходит более полное выбраживание Сахаров. Контрольный вариант занимал промежуточное положение и характеризовался достаточно высокой интенсивностью брожения. Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что сахар-сырец и меласса оказывают угнетающее действие на винные дрожжи. В связи с этим такие сахаросодержащие добавки не могут быть рекомендованы к использованию в средах для культивирования винных дрожжей.
Исследование процесса дробной шаптализации в производстве натуральных сухих вин
Цель дальнейших исследований - установить степень влияния способа введения сахарозы на интенсивность сбраживания сусла и на химический состав полученных виноматериалов. Согласно современным взглядам шаптализацию проводят путем единоразового полного введения рассчитанного количества сахарозы, однако проведенные эксперименты (раздел 3.1) показали, что при таком способе физиологическое состояние дрожжей нарушается, а бродильная активность несколько снижается. Это позволяет предположить, что постепенное введение сахарозы - дробная шаптализация - может обеспечить некоторую адаптацию клеток дрожжей и равномерное брожение. В связи с этим для определения влияния дробной шаптализации на динамику брожения и качество молодых виноматериалов в виноградное сусло сахар вносили дробно, т.е. равными частями по мере сбраживания. В качестве контроля были взяты варианты, приготовленные по традиционному способу шаптализации. Опыты проводили при температуре 18-20 С путем добавления сахарозы в виде сахарного сиропа на основе виноградного сусла перед брожением единовременно и на протяжении стадии забраживания частями. Результаты исследований представлены на рисунке 3.3 и свидетельствуют о том, что исследуемые образцы различались по времени забраживания, интенсивности брожения и степени сбраживания.
При этом следует отметить следующие положительные особенности дробной шаптализации: - брожение протекало более равномерно с высокой бродильной активностью дрожжевых клеток, а накопление биомассы дрожжей превышало традиционный способ на 20-25 %; - логарифмическая фаза была продолжительней, что обеспечило накопление большего количества ароматических компонентов; - степень сбраживания Сахаров выше, чем при традиционном способе. Известно, что в период бурного брожения значительная доля Сахаров расходуется на глицеропировиноградное брожение, когда образуются основные ароматические компоненты, влияющие на вкус и аромат вина [63]. Этому периоду соответствует фаза экспоненциального роста дрожжей, характеризующаяся наибольшей скоростью репродукции клеток в среде. В стационарной фазе развития скорости размножения и отмирания уравновешиваются, а число жизнеспособных клеток остается постоянным. Следовательно, количество потребляемого кислорода и выделяемого диоксида углерода остается постоянным [104]. Как видно из рис. 3.3, стационарная и экспоненциальная фазы брожения в опытном и контрольном варианте длились примерно одинаковый период времени. Однако бродильная активность клеток дрожжей при дробной шаптализации выше, чем при традиционном способе. Это позволяет считать, что степень сбраживания Сахаров при дробной шаптализации будет больше.
Анализ полученных результатов также показал, что накопление биомассы дрожжей при дробной шаптализации превышало традиционный способ на 20-25 %. Для определения влияния способа введения сахарозы на качество виноматериалов сусло сбраживали с добавлением сахарозы в виде сахарного сиропа традиционно и дробно в некондиционное сусло (степень шаптализации 0,25 к исходной сахаристости сусла). В качестве контроля использовали виноградное сусло с различной массовой концентрацией Сахаров (от 12 до 16 г/100 см3). По окончании брожения в виноматериале определяли физико-химические и органолептические показатели (табл.3.1), в том числе, объемную долю этилового спирта, активную кислотность, массовые концентрации титруемых, летучих кислот, приведенного экстракта, глицерина, органических и аминокислот, углеводов. Результаты исследований показали, что при степени шаптализации 0,25 объемная доля этилового спирта сбраживаемой среды увеличивалась при традиционной шаптализации на 0,4-0,6 % об., а при дробной шаптализации - на 1,4-2,0% об. Содержание летучих кислот в опытных вариантах было на уровне контроля или в пределах допустимых отклонений.
Объемная доля этилового спирта, массовые концентрации титруемых кислот, приведенного экстракта, глицерина зависели от степени шаптализации, а также от способа введения сахарного сиропа. При добавлении Сахаров путем дробной шаптализации наблюдалось увеличение в готовом вине массовой концентрации приведенного экстракта, благоприятно сказывающееся на полноте и мягкости вкуса. Это повышение можно объяснить тем, что в экспериментальных образцах было значительно больше накоплено глицерина (табл.3.1), являющегося одним из важнейших вторичных продуктов спиртового брожения, придающих натуральным сухим винам полноту и мягкость вкуса. Известно [38], что глицерин образуется из глюкозы под действием комплекса гидролитических ферментов, в том числе фосфоглицерофотазы. Чем выше активность этих ферментов, тем больше глицерина образуется при сбраживании глюкозы.
Это позволяет считать, что при дробной шаптализации ферментативные системы активнее в большее степени, чем при традиционной. Известно, что остаточное количество Сахаров (табл.3.2) отрицательно сказывается на качестве сухих виноматериалов, так как при выдержке и хранении может привести к повторному забраживанию и порче вина [29]. Полученные результаты показали, что в опытных вариантах с дробной шаптализацией количество несброженных Сахаров, особенно, глюкозы, фруктозы и сахарозы значительно меньше, чем при традиционном способе шаптализации. Это можно объяснить тем, что при дробном внесении сахарозы происходит постепенная адаптация винных дрожжей к сахарозе и благоприятном для дрожжей процессе увеличения сахаристости сусла. Кроме того, на основании данных [2] можно считать, что дробное введение сахарозы способствует постепенному, но равномерному увеличению активности инвертазы и Р-фруктофуранозидазы (см. далее п.3.3).
Исследование динамики яблочно-молочного брожения в зависимости от концентрации полифенолов вина
Согласно исследованиям Риберо-Гайон Ж. и Пейно Е. [100] при яблочно-молочном брожении не получается теоретически рассчитанного количества молочной кислоты. Промежуточным продуктом превращения яблочной кислоты в молочную является ацетальдегид, концентрация которого не изменяется. На основании этого можно предположить, что ацетальдегид либо взаимодействует с другими компонентами вина, либо превращение яблочной кислоты идет по неизвестному пути.
Вследствие этого мы предположили, что ацетальдегид, как промежуточный продукт молочно-кислого брожения, взаимодействует с фенольными веществами. В связи с этим была предпринята попытка выявить зависимость между концентрацией фенольных веществ в вине и степенью сбраживания яблочной кислоты.
Для этого по окончании алкогольного брожения виноградного сусла в виноматериалы с высокой титруемой кислотностью вносили разводку молочнокислых бактерий Oenococcus oeni в количестве 3% и танин в концентрациях 0,2, 0,5, 1, 2 и 3 г/дм3. Контроль за ходом яблочно-молочного брожения осуществляли по изменению содержаний винной, яблочной и молочной кислот. По результатам исследований построили рисунок, отражающий динамику яблочно-молочного брожения, характеризующуюся количественным изменением органических кислот в зависимости от концентрации внесенных танинов (рис. 4.3 и 4.4).
Анализ рисунка 4.3 показывает, что внесение танина в дозе 0,2 и 0,5 г/дм3 не оказывало влияния на процесс превращения яблочной кислоты в молочную, и кислотопонижение прошло достаточно глубоко. Латентный период в этом случае длился 29 часов, затем наблюдали интенсивное накопление биомассы молочнокислых бактерий и бурную фазу их воспроизводства, длившуюся 4 суток.
При внесении танина в количестве 1 г/дм3 заметное накопление требуемого объема биомассы молочнокислых бактерий наблюдали лишь на четвертые сутки. Доза танина 2 и 3 г/дм3 приводила к торможению процесса кислотопонижения, и лишь на 7 сутки было отмечено деление клеток бактерий.
Таким образом, фенольные вещества тормозят развитие молочно-кислых бактерий. Это явление можно объяснить тем, что танины могут вступать в реакцию с ацетальдегидом. При этом продукты взаимодействия танина с другими компонентами вина, например, белками, выпадают в осадок (из водно-спиртового раствора около 10% об.) при комнатной температуре уже в течение 72 часов. Этим можно объяснить снижение концентраций искусственно внесенных танинов в вино по окончании процесса кислотопонижения (рис.4.4).
Установлено снижение количества катионов кальция со 108 до 92 мг/дм , что свидетельствует об образовании полифенольных комплексов и блокировании кальция в этих макромолекулах и их выпадении в осадок. В экспериментах наблюдали также уменьшение концентраций катионов железа и меди на 15 и 20 % соответственно, что вызвано выпадением в осадок их танатов.
Конденсацией танинов с ацетальдегидом можно объяснить также неполноценный синтез молочной кислоты из яблочной, что отмечали другие авторы [63]. Таким образом, в винах с повышенным содержанием фенольных веществ снижается возможность развития спонтанного яблочно-молочного брожения. Для предотвращения нежелательного развития молочно-кислых бактерий и снижения концентрации катионов кальция вина необходимо обрабатывать препаратами, в состав которых входит танин.
Как известно [66,67,68], древесина дуба состоит, в основном, из целлюлозы (23-50%), гемицеллюлозы (17-30%), лигнина (17-30%) и дубильных веществ. В процессе выдержки под влиянием кислорода воздуха происходит распад части лигнина и образуются ароматические вещества, в частности, ванилин. Порог чувствительности ванилина в винах составляет 400 мкг/дм3 [86].
Известно [8], что реакционная способность клеток зависит от их физиологического состояния: чем активнее клетки, тем интенсивнее протекают процессы экстракции, окислительно-восстановительные и другие. В этом случае источником энергии для молочнокислых бактерий служат гексозы, дисахариды и полисахариды.
Цель эксперимента - выявление влияния яблочно-молочного брожения на экстракцию ароматических веществ вин из дубовой клепки. Постановка эксперимента: исходный виноматериал с концентрацией яблочной кислоты 2,7 г/дм3 подвергали яблочно-молочному брожению (контроль - виноматериал после ЯМБ), хранению на новой клепке (без ЯМБ), подготовленной по общепринятой технологии, а также кислотопонижению с помощью ЯМБ на старой клепке, которая ранее использовалась для выдержки виноматериалов.
В результате яблочно-молочного брожения (табл. 4.1) в контроле и опытном образце, сброженном на старой дубовой клепке, наблюдалось снижение концентрации яблочной кислоты до 50%.
Сравнивая содержание летучих компонентов (табл. 4.1) в опытных образцах с контролем, можно отметить увеличение содержания альдегидов, летучих кислот, эфиров и ацеталей, причем концентрация этих компонентов была немного выше в варианте, сброженном молочно-кислыми бактериями на старой дубовой клепке. Яблочно-молочное брожение в бочке привносило в вино сдержанный молочный аромат (сливки), который хорошо сочетался с ароматами дуба.
Результаты исследований показали, что если яблочно-молочное брожение виноматериалов проходит на старой дубовой клепке, то концентрация ванилина в них аналогична концентрации его в винах, хранившихся на новой клепке. Это объясняется тем, что поры древесины дуба в старой клепке под действием ЯМБ становятся такими же доступными для этилового спирта, как и при использовании новой, специально подготовленной клепки.
