Строение и характеристика ампелографических сортов винограда

В винограде некоторых сортов кроме винной и яблочной кислот найдена лимонная кислота, содержание которой колеблется от 0,019 до 0,7 г/л. Лимонная кислота трёхосновная, так как содержит три карбоксильные группы:

В чистом виде она представляет собой белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде и спирте. В состав её кристаллов входит одна частица воды, поэтому температура плавления водной кислоты 70-75°C и безводной 153°C различна. Лимонная кислота образуется как вторичный продукт при спиртовом брожении. К периоду технической зрелости содержание её в винограде увеличивается, в дальнейшем к моменту физиологической зрелости снижается.

Лимонная кислота широко применяется в разных отраслях промышленности, и, прежде всего в пищевой, где её используют в кондитерском производстве, при изготовлении безалкогольных напитков, в виноделии для подкисления малокислотных плодово-ягодных соков, для получения шампанского. Она также применяется в текстильном производстве для окраски и печатания тканей. Получают лимонную кислоту промышленным путём из отходов сахарного производства при помощи плесневых грибов, осуществляющих лимоннокислое брожение. Другим источником получения лимонной кислоты являются цитрусовые, а также отходы табачного производства и махорки.

В ягодах незрелого винограда в свободном и связанном состоянии обнаружены в незначительных количествах и другие кислоты: янтарная (HOOC CH₂ CH₂ COOH), гликолевая (CH₂OH COOH), щавелевая (HOOC COOH∙2H₂O), глюкуроновая [COH (CHOH)₄COOH], фумаровая (COOH CH =CH COOH), хинная [C₆H₇(OH)₄COOH], глицериновая (CH₂OH CHOH COOH). К летучим кислотам относятся: муравьиная и уксусная. К ароматическим кислотам бензойного ряда относятся: n-оксибензойная, протокатеховая, ванилиновая, сиреневая, галловая, салициловая и гентизиновая. К ароматическим кислотам коричневого ряда относятся: кофейная, ферулевая, синаповая и кумаровая. Ко времени созревания винограда эти кислоты почти полностью исчезают, поэтому их трудно обнаружить в виноградном соке.

Янтарная кислота (HOOC CH₂ CH₂ COOH) хорошо растворима в спирте и воде, хуже - в диэтиловом эфире; в бензоле, бензине и хлороформе - нерастворима. При нагревании до 150°C теряет воду и превращается в ангидрид.

Янтарная кислота содержится в винограде в незначительном количестве (от 0,2 до 0,4 г на 1 кг винограда). В незрелом винограде её больше. В процессе созревания количество её уменьшается. Янтарная кислота очень устойчивое соединение, она не подвергается окислению даже царской водкой, однако легко дегидрируется сукциндегидрогеназой с образованием фумаровой кислоты. Растворы янтарной кислоты имеют горько-солоноватый привкус.

Фумаровая кислота (COOH CH CH COOH) образуется путём дегидратации яблочной и дегидрированием янтарной кислот. В первом случае участвует фермент фумараза, а во втором - сукциндегидрогеназа. Фумаровая кислота была найдена в незрелом винограде.

Диоксифумаровая кислота образуется из винной кислоты путём ей дегидрирования. Диоксифумаровая кислота существует в двух формах: в энольной и кетоформе в зависимости от применяемого реактива. Эти формы находятся в равновесии:

Диэнольная форма обладает сильными восстановительными свойствами. Диоксифумаровая кислота - неустойчивое соединение, в водных растворах даже при комнатной температуре распадается на CO₂ и H_2. Распад усиливается в присутствии железа и меди. В вине она появляется в результате окисления винной кислоты солями тяжёлых металлов, но быстро распадается в аэробных условиях, поэтому её трудно обнаружить в вине.

Диоксифумаровая кислота участвует в обмене веществ при созревании винограда. В молекуле диоксифумаровой кислоты содержатся две вторичные оксигрупп (COH COH), которые могут окисляться и восстанавливаться. Следовательно, эта кислота может функционировать в роли переносчика водорода. Диоксифумаровая кислота может служить промежуточным переносчиком водорода с субстрата на кислород воздуха, выполняя такую же функцию в биологическом окислении, как аскорбиновая кислота.

Диоксифумаровая кислота в винограде содержится в незначительном количестве. Она служит катализатором окислительно-восстановительных процессов. Диоксифумаровая кислота легко окисляется оксидазой диоксифумаровой кислоты. Поэтому в винограде содержатся продукты её распада: мезоксалевая, гликолевая и глиоксалевая и щавелевая кислоты. Диоксифумаровая кислота играет важную роль в восстановительных процессах в виноделии. Она легко дегидрируется, отдавая два водорода для восстановления веществ, обусловливающих букет вина, при этом вкус и букет вина улучшаются.

Гликолевая кислота (α-оксиуксусная) (CH₂OH COOH) впервые была выделена в 1866 году из зелёного винограда Эрленмейером. Гликолевая кислота представляет собой бесцветные игольчатые кристаллы, легко растворяется в воде, спирте, эфире. Гликолевая кислота образуется из диоксифумаровой кислоты через оксипировиноградную кислоту. Гликолевая кислота легко окисляется оксидазой гликолевой кислоты с образованием глиоксалевой кислоты и H₂O₂ . Образовавшаяся перекись водорода участвует в окислительно-восстановительных процессах, в частности окисляет глиоксалевую и щавелевую кислоты в муравьиную, углекислоту и воду. Все продукты окисления глиоксалевой кислоты были найдены в винограде и вине.

Глюкуроновая кислота [COH (CHOH)₄COOH] представляет собой иглоподобные кристаллы. При нагревании с HCl распадается на фурфурол, CО₂ и H₂O. В сусле и вине, полученном из винограда, поражённого грибком Ботритис цинереа, обнаруживается до 1,3 г/дм³ глюкуроновой кислоты. Такое увеличение обусловлено окислением глюкозы ферментами гриба.

Галактуроновая кислота представляет собой кристаллическое вещество; входит в состав пектиновых веществ винограда и вина. По химическим свойствам близка к глюкуроновой кислоте. В вине в связи с гидролизом пектиновых веществ содержание её увеличивается.

Глиоксалевая кислота была найдена в винограде в 1891 году М.Ордоно. Она образуется из винной кислоты путём глубокого окисления через диоксифумаровую кислоту. Глиоксалевая кислота в присутствии железа окисляется в щавелевую кислоту:

Щавелевая кислота (HOOC COOH∙2H₂O) кристаллизуется из воды в виде бесцветных белых кристаллов с двумя молекулами воды. Хорошо растворима в воде и диэтиловом спирте, нерастворима в хлороформе. Щавелевая кислота содержится в клеточной ткани незрелого винограда в виде кристаллов. Она содержится в сусле в количестве от 0,05 до 0,1 г/л. Она не участвует в синтезе углеводов в растениях и накапливается в виде кристаллов.

В вине при интенсивном проветривании винная кислота распадается до щавелевой кислоты через диоксифумаровую, дикетоянтарную, мезоксалевую и глиоксалевую. Щавелевая кислота в присутствии оксидазы щавелевой кислоты легко окисляется до углекислоты и воды.

Пировиноградная (α-кетопропионовая кислота) - это бесцветная жидкость, имеющая запах уксусной кислоты. В винограде встречается в незначительном количестве от 0,12 до 0,16 г/л. Количество пировиноградной кислоты в вине и шампанском значительно больше, так как она является промежуточным продуктом алкогольного брожения.

α-кетоглутаровая кислота образуется из глютаминовой кислоты, а также через цикл трикарбоновых кислот. α-кетоглутаровая кислота содержится в шампанском в количестве от 15 до 40 мг/л, во французских вин - от 2 до 341 мг/л.

Мезоксалевая (α-кетомалоновая) кислота является нормальным продуктом обмена веществ, обладает всеми типичными реакциями кетонов и кислот.

Молочная кислота представляет собой прозрачную сиропообразную жидкость, которая с трудом кристаллизуется. Хорошо растворима в спирте, эфире и глицерине, нерастворима в бензине и хлороформе, перегоняется с перегретым паром.

В винограде содержится L-молочная кислота. В молодом вине она может образоваться в заметных количествах (до 0,5 г/дм³) из сахара как вторичный продукт спиртового брожения. Основные количества её получаются в результате яблочно-молочнокислого брожения. Высокое содержание молочной кислоты в вине обычно свидетельствует о заболевании вина. В здоровых белых винах молочной кислоты найдено от 0,5 до 1,5 г/дм³, в красных - от 1 до 5 г/дм³, в больных - до 12 г/дм³.

Глицериновая кислота (CH₂OH CHOH COOH) представляет собой твёрдое вещество, существует в оптически деятельных формах. В винограде и вине содержится в небольших количествах.

Глюконовая кислота является твёрдым веществом. В природе обычно встречается D-глюконовая кислота, окислении образующаяся при ферментативном окислении β- D-глюкозы. В винограде, поражённом благородной гнилью, найдено до 2 г/дм² глюконовой кислоты, в вине из такого винограда - до 2,5; в вине из винограда, поражённого серой гнилью, - до 10 г/дм³.

Уксусная кислота представляет собой бесцветную жидкость, легко кристаллизующуюся при температуре 16°C, поэтому её называют ледяной. Примесь небольшого количества воды значительно снижает температуру плавления уксусной кислоты. Свинцовые соли уксусной кислоты - Pb(CH₃COO)₂∙3H₂O (свинцовый сахар) и основная соль - Pb(CH₃COO)₂∙Pb(OH)₂ (свинцовый уксус) - применяются в лабораторной практике для осаждения фенольных соединений и белков при определении сахаров и других веществ.

Олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты содержатся в винограде и вине в свободном состоянии, но большая часть их - в связанном состоянии - в маслах и восковом налёте ягоды. Линолевая и линоленовая кислоты являются более насыщенными по сравнению с олеиновой кислотой и имеют соответственно: первая - две, вторая - три двойные связи.

Слизевая кислота (муциновая или галактаровая) представляет собой кристаллическое вещество. Трудно растворима в воде, легко получается окислением галактоновой кислоты. В здоровом винограде и вине содержится в небольших количествах. В винограде, поражённом грибком Ботритис цинереа (Botrytis cinerea), её содержание может достигать 0,5 г/дм³. В вине образует с кальцием труднорастворимую соль, выпадающую в осадок.

Сахарная кислота представляет собой кристаллическое вещество. Хорошо растворима в воде. Образуется окислением глюконовой кислоты. В заметных количествах сахарная кислота найдена в сусле и вине из винограда, поражённого грибком Ботритис цинереа (Botrytis cinerea).

Образование органических кислот в винограде происходит в процессе дыхания, в результате окисления сахаров и аминокислот. Вместе с тем органические кислоты могут служить источником биосинтеза углеводов, аминокислот, белков и эфиров. В зелёных ягодах винограда при температуре 10-15°C ночью происходит синтез органических кислот, а при высокой температуре днём (30-37°C) - синтез углеводов.

Органические кислоты характеризуют такой важный показатель, как кислотность сусла и вина. Активная кислотность вин (pH) обычно колеблется в пределах 3,0-4,2 г/дм³. Повышенное содержание в вине кислот, особенно яблочной, обусловливает неприятную резкость во рту. В этом случае такую кислотность называют зелёной. При недостаточной кислотности вино получается "плоским". В виноделии практикуется как подкисление, так и снижение кислотности сусел и вин. Операции эти проводятся в разных странах по-разному, в одних исправляется кислотность сусла, в других - вина.

Исследования последних лет показывают эффективность использования электродиализа для регулирования кислотности соков и вин. Повышенное содержание летучих кислот неблагоприятно влияет на качество вин, придавая им, резкость во вкусе и может свидетельствовать о заболевании вин. Поэтому во всех странах установлены нормы содержания летучих кислот в винах. Снизить их содержание можно добавлением вина в сбраживаемое сусло либо выдержкой под плёнкой хересных дрожжей.

Не только сами органические кислоты, но и продукты их взаимодействия (эфиры и другие) и превращений (продукты окисления винной кислоты) играют важную роль в процессе изготовления вина. При этом соли органических кислот (битартрат железа, оксалат железа) могут активно участвовать в ряде этих превращений (например, при окислении винной кислоты) в качестве катализаторов. Ряд солей органических кислот (винной, щавелевой, слизевой) могут быть причиной кристаллических помутнений вин.

Одним из основных показателей кондиционности (характеризующей соответствие выпускаемого продукта требованиям стандарта) вина является титруемая кислотность. Она находится в прямой зависимости от содержания кислот в сырье, из которого изготовляется вино. Под титруемой кислотностью принято понимать содержание в вине или соке плодов и ягод свободных кислот и их кислых солей. Титруемая кислотность определяется при помощи титрования щёлочью определённого объёма исследуемой жидкости и выражается в граммах на литр (г/л) для виноградного виноделия в пересчёте на винную кислоту и для плодово-ягодного - на яблочную. Изменение величины титруемой кислотности служит показателем хода созревания винограда. Определение её приобретает важное значение при приёмке плодово-ягодного сырья.

Во время созревания винограда титруемая кислотность снижается. Для технически зрелого винограда она колеблется в зависимости от сорта от 3,5 до 14 г/л, составляя в среднем около 7 г/л. Количество сахара в ходе созревания возрастает. Соотношение между содержанием сахара (С) и титруемой кислотностью (К), т.е. С:К, носит название глюкоацидометрического (сахарокислотного) показателя. В зависимости от величины этого показателя определяется время сбора винограда с учётом типа вина, который предполагается получить из данного сорта. Глюкоацидометрический показатель зависит также от метеорологических условий года.

Большое практическое значение в виноделии имеет также активная кислотность. Активная (истинная) кислотность в отличие от титруемой кислотности показывает концентрацию ионов водорода в исследуемой жидкости. Она обычно выражается через так называемый водородный показатель, который представляет собой отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов и обозначается символом pH. Известно, что кислоты в водных растворах диссоциируют, то есть распадаются на обладающие определённым зарядом ионы водорода и ионы кислотного остатка. При одинаковых концентрациях степень диссоциации разных кислот различна. Высокой степенью диссоциации обладают соляная и серная кислота, которые почти полностью диссоциируют в слабых растворах. Органические кислоты. Например, винная, яблочная и лимонная, диссоциируют незначительно, причём винная больше, чем яблочная и лимонная.