CC BY
48
УДК 663.252.414.4
Биологически ценные вещества красных столовых вин
С. Ц. Котенко,
канд. биол. наук;
ЭА. Халилова,
канд. биол. наук; ЭА. Исламмагомедова,
канд. биол. наук;
Р.З. Гасанов,
АА. Абакарова
Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН
Введение. В настоящее время актуальны исследования, направленные на совершенствование биотехнологии производства красных столовых виноматериалов с учетом особенностей сырья, применяемых рас дрожжей, региона происхождения, климата и условий ферментации. В Дербентском районе Дагестана, известном производителе различных сортов винограда, произрастает виноград сорта Каберне, из которого получают высококачественные красные столовые вина. Климат микрорайона, расположенного в южной части Прикаспийской низменности вдоль побережья Каспийского моря, относится к субтропикам. Характерная черта этой территории — обилие тепла и света, средняя температура составляет 24 °С, интенсивность солнечного света до 1600 кВт-ч/м2, годовые осадки — 800 мм/год. Виноград Каберне дает густо окрашенные, полные, бархатистые на вкус вина со средней крепостью 10-11 %об. и достаточно большой кислотностью 7-8 г/дм3.
К важным факторам, определяющим качество столового красного вина, относят: содержание эфирных масел, альдегидов, летучих и органических кислот, азотистых веществ, аминного азота, ферментов, анто-цианов, наличие антиоксидантной активности. Азотсодержащие соединения — необходимый источник питания дрожжей во время спиртового брожения на стадии формирования вина. Превращение азотистых веществ, и, прежде всего, аминокислот, оказывает большое влияние на цвет, букет и вкусовые качества вина, во многом определяет стабильность вин
к помутнениям. Весь цикл брожения и последующая обработка виноматери-алов сопровождается изменением содержания в них азота, обусловленного температурой и условиями аэрации.
Органические кислоты, как промежуточные соединения, служат материалом для биосинтеза ряда строительных блоков (аминокислот, глицерина, жирных кислот, мононуклеотидов, сахаров), а также единственным источником углерода и энергии во время брожения, влияют на букет вина совместно со сложными эфирами и спиртами [1-3]. Что касается биологической активности органических кислот, лимонная и яблочная кислоты оказывают значительное защитное действие на миокард и действуют на ишемические заболевания [4], фармакологический эффект янтарной кислоты обусловлен геропротек-торными свойствами [5]. Профиль и концентрация органических кислот — важные параметры для оценки химического состава вин, поскольку в кислотных условиях окислительно-восстановительные процессы протекают медленнее, замедляется созревание вина и предотвращается образование железофосфатного помутнения. Это, в свою очередь, повышает стабильность цвета, так как антоцианы сохраняют свой красный цвет при низком рН и обеспечивают баланс между кислыми и сладкими вкусами [6].
Целью исследований стало изучение некоторых биологически ценных компонентов красного столового вина, полученного с использованием нового биохимически активного штамма дрожжей БассИаготусез сегеУ1Б1ае У-4270.
ПИВО и НАПИТКИ
4•2018
'ТЕХНОЛОГИЯ
Экспериментальная часть. Объекты исследований — виноматериалы из винограда сорта Каберне (урожай 2017 г.), произрастающего на территории Дербентского района Республики Дагестан; и селекционные штаммы дрожжей БассИаготусеБ сегеУ1Б1ае Y-4270 (опыт) и БассИаготусеБ сегеу[-Б1ае Дербентская-19 (контроль). Вина готовили по классической технологии на ОАО «Дербентский завод игристых вин».
По окончании брожения определяли их физико-химические, биохимические и органолептические показатели опытных вин по стандартным методам, принятым в эно-химии. Определение азота в вине и дрожжевой биомассе проводили
600
по методу Кьельдаля [7]. Аминокислотный состав определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на аминокислотном анализаторе «Bioсhrom 30» (Япония) с колонкой 200,0x4,6 мм ULTROPAC 8 мкм при использовании цитрат-ных буферов в качестве подвижной фазы [8]. Массовую концентрацию органических кислот определяли методом капиллярного электрофореза (М. 04-47-2012), основанным на разделении анионных форм анализируемых компонентов под действием электрического поля вследствие их электрофоретической подвижности. Для детектирования использовали косвенный метод в области спектра 254 нм на приборе «Капель» [9]. По-
500
400
300
200
100
5 ^ У-4270 -Д-19
с
Рис. 1. Аминокислотный состав красных столовых вин, полученных с применением винограда сорта Каберне и штаммов 5. cerevisiae У-4270, 5. cerevisiae Д -19
3000 -Г
2500 -
£ 2000 -
1500 -
1000 -
500 -
I
Винная кислота
Яблочная кислота
Лимонная кислота
Янтарная кислота
Молочная кислота
Уксусная кислота
У-4270 Д-19
Рис. 2. Массовая концентрация органических кислот в винах, полученных с использованием винограда сорта Каберне и штаммов 5. cerevisiae У-4270, 5. cerevisiae Д -19
лученные результаты обрабатывали методом вариационной статистики.
Результаты и их обсуждение. В исследованиях использовали виноградное сусло из винограда сорта Каберне с содержанием общего азота 1233 мг/дм3. В полученных винах содержание общего азота составило 287,0 мг/дм3 в опытном образце и 340,9 мг/дм3 в контрольном. Содержание органических кислот в опытной биомассе дрожжей S. сerevisiae Y-4270 составило 3,2 %, что на 21,1 % больше по сравнению с показателем контроля.
Исследования аминокислотного состава вин, полученных с использованием штаммов дрожжей Y-4270 и Д-19, показали идентичный качественный состав аминокислот, значительно различающихся по количественному содержанию (рис. 1). Установлено, что общая сумма аминокислот в опытном образце вина почти в 2 раза превышала контрольные показатели. В образцах вин идентифицировано по 20 аминокислот. Причем в наибольшем количестве определен пролин — основная аминокислота винодельческой продукции, важный белковый строительный материал клетки. Содержание пролина в опытном образце достигало 67 % от общей суммы аминокислот, в контрольном — 61 %. Аспарагиновая и глутаминовая кислоты вовлекают в метаболизм клеток почти весь азот, в опытном вине их накопление составило на 27,5 и 15,5 % больше по сравнению с контрольным образцом. Следует отметить повышенное содержание практически всех незаменимых аминокислот, что указывает на улучшенную биологическую ценность опытного вина.
Большинство органических кислот принимают участие в биосинтезе аминокислот. В столовых красных винах, полученных с применением штаммов дрожжей Y-4270 и Д-19, идентифицировано по 6 алифатических окси-кислот: поликарбоновые (лимонная, яблочная, винная, янтарная); моно-карбоновые (молочная и уксусная), способствующие формированию качественных показателей вина (рис. 2). Яблочная и лимонная кислоты присутствуют в винограде, в то время как янтарная, молочная и уксусная кислоты образуются в процессе ферментации. Сумма винной и яблочной кислот может составлять более 80 % от общего количества кислот в винограде и соках, а их концентрации варьируются в зависимости от стадии созревания,
0
0
4•2018
ПИВО и НАПИТКИ 47
П разнообразия винограда, климата и факторов, связанных с обработкой [7]. Относительные пропорции этих I кислот в вине могут оказывать значительное влияние на вкус продукта [10]. Суммарное содержание органических кислот в опытном вине было на 6,7 % меньше по сравнению с контрольным образцом вина.
Особая роль в созревании вин принадлежит винной кислоте, которая превращается в диоксифумариновую кислоту и восстанавливает вкус вина, придавая ему фруктовый аромат и свежесть вкуса [3]. В опытном образце винная кислота обнаружена в количестве 2390,0 мг/дм3, в контрольном — 2547,0 мг/дм3.
Содержание винной и яблочной кислот — основной критический параметр в стабилизации, кислотности и вкусовых характеристиках красного столового вина [6]. Винная кислота всегда преобладает над яблочной, за исключением выращенного в плохих погодных условиях винограда [2].
Букет вина с оптимальным содержанием яблочной кислоты позволяет проявлять различные оттенки вкуса в зависимости от концентраций этанола, дубильных веществ, сахаров, ароматических и минеральных веществ [3]. Количество этой кислоты свыше 2 г/дм3 снижает дегустационную оценку вина. В экспериментальных винах яблочная кислота обнаружена в концентрации 83,0 мг/дм3, что в 2,6 раза выше по сравнению с контрольным показателем.
Кроме того, в винах яблочная кислота может быть использована молочнокислыми бактериями Oenococcus, Pediococcus и Lactobacillus во время ферментации, когда она трансформируется в молочную кислоту, и это объясняет значение последней для красных вин [4]. В процессе яблочного или молочнокислого брожения снижается титруемая кислотность, что придает вину мягкость, которая объясняется замещением яблочной кислоты с резким вкусом на молочную, придающим винам мягкость и гармоничность аромата [11]. Можно предположить, что повышенное содержание молочной кислоты (в среднем 27,6 % от общего количества органических кислот в каждом вине) связано с особенностями технологии производства данного сорта вина. В обоих вариантах вин количество молочной кислоты почти идентично — 1520,0 мг/дм3 в опыте и 1527,5 мг/дм3 в контрольном образце.
Содержание янтарной кислоты может быть в пределах 200-1500 мг/дм3 и свидетельствует о применении специальных рас дрожжей. Янтарная кислота — побочный продукт метаболизма азота дрожжевыми клетками во время ферментации и обычно встречается в большом количестве в красном винограде. Концентрация янтарной кислоты в исследуемых контрольном и опьггном образцах вин составила 650,0 и 625,0 мг/дм3, соответственно.
Лимонная кислота играет важную роль в цикле Кребса, она ингиби-рует рост дрожжей и поэтому часто используется лишь в качестве подкисляющего агента в пищевых продуктах и напитках, играет большую роль в повышении стойкости вин к металлическим помутнениям. В то же время, чрезмерное количество лимонной кислоты в вине указывает на фальсификацию [6]. В наших исследованиях ее содержание составляло 1,5 и 0,9 % от общего количества кислот в опытном и контрольном вине, соответственно. Низкие концентрации лимонной кислоты (80,0 мг/дм3 в опыте и 44,5 мг/дм3 в контроле) могут быть обусловлены превращением ее в яблочную кислоту во время ферментации вина.
Уксусная кислота образуется в винах в небольшом количестве из сахаров, винной кислоты, глицерина под действием молочнокислых бактерий и из спирта под действием уксусных бактерий во время спиртового и яблочно — молочного брожения; способствует усилению вкуса и аромата вина. Присутствие уксусной кислоты в высоких концентрациях в винах указывает на метаболические процессы, проводимые нежелательными микроорганизмами. Однако, значения, полученные в исследуемых образцах, были удовлетворительными (605,0 мг/дм3 в опыте, 932,0 мг/дм3 в контроле). В нашем эксперименте использование штамма дрожжей У-4270 позволило получить вино с меньшим на 35,1 % содержанием уксусной кислоты. Учитывая, что данная кислота может быть использована для синтеза глицерина и жирных кислот, можно провести параллель с повышенным количеством жирных кислот в опытном вине, которые были определены ранее [12].
Можно предположить, что полученные данные обусловлены специфическим действием ферментных систем дрожжевых клеток нового штамма, которые катализируют биохимиче-
ские реакции, протекающие при брожении [13]. Результаты исследования органических кислот в вине показали, что применение штамма Y-4270 способствовало снижению в готовой продукции общей концентрации титруемых кислот, главным образом за счет винной и яблочной, что позволило получить вино с более мягким и гармоничным вкусом.
Согласно данным дегустационного анализа, опытный образец обладал довольно высокими органолептиче-скими показателями, и был оценен в среднем в 8,8 балла. Цвет ярко гранатовый, аромат тонкий, приятный с плодово-цветочными тонами. Вкус полный, экстрактивный без горечи, с легкой терпкостью, с гармоничной кислотностью. Отмечено, что в опытном вине штаммом сохранена специфика винограда. Новый штамм обеспечил улучшение качества вина и гармоничное содержание стабильных соединений [14, 15].
Полученные результаты свидетельствуют о том, что штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae Y-4270 способствовал накоплению отдельных биологически активных соединений (азот, аминокислоты, органические кислоты), что положительно повлияло на формирование биотехнологических и органолептических свойств красных столовых вин.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кишковский, З.Н. Химия вина / З. Н. Киш-ковский, И. М. Скурихин. — М.: Агропром-издат, 1994. — 254 с.
2. Kucerova, J. Study of changes organic acid in red wines during malolactic fermentation / J. Kucerova, J. Jiroky // Acta universitatis ag-riculturae et silviculturae mendelianae brun-ensis. — 2011. — Vol. 17. — № 5. — P. 145-150.
3. Bayraktar, V.N. Organic acids concentration in wine stocks after Saccharomyces cerevisiae fermentation / V. N. Bayraktar // Biotechno-logia acta. — 2013. — Vol. 6. — № 2. — P. 97106.
4. Coelhoa, E. M. Simultaneous analysis of sugars and organic acids in wine and grape juices by HPLC: Method validation and characterization of products from northeast Brazil / E. M. Coelhoa [et al.] // Journal of Food Composition and Analysis. — 2018. — Vol. 66. — P. 160-167.
5. Научные основы качественного долголетия и антистарения / под ред. А. Шарман, Ж. Жумадилов. — Нью-Йорк: Mary Ann Liebert, Inc., 2011. — 184 c.
6. Silva, F. L. N. Quantitation of organic acids in wine and grapes by direct infusion
48 ПИВО и НАПИТКИ
4•2018
'ТЕХНОЛОГИЯ
electrospray ionization mass spectrometry / F. L. N. Silva [et al.] // Anal. Methods. -2015. - Vol. 7. - P. 53-62.
7. Родопуло, А. К. Биохимические методы / А. К. Родопуло [и др.]. — М.: Наука, 1980. — С. 165-169.
8. Методы технологического контроля в виноделии /под. ред. Гержиковой В. Г. — 2-ое изд. — Симферополь: Таврида, 2009. — 23 с.
9. ГОСТ 32114-2013. Продукция алкогольная и сырье для ее производства. Методы определения массовой концентрации титруемых кислот. — Введ. 2014-07-01. — М.: Стандартинформ, 2013. — 5 с.
10. Wilkes, E. Wine acids, not just tartaric / E. Wilkes, G. Manager // Technical Review. — 2016. — № 221. — P. 1-13.
11. Кузилов, М.В. ^пользование газовой хроматографии и капиллярного электрофореза для анализа винодельческой продукции / М. В. Кузилов [и др.]// Плодоводство и виноградарство Юга России. — 2012. — № 14 (2). — С. 117-129.
12. Халилова, Э.А. Жирные кислоты и антимикробные свойства красного столового вина / Э. А. Халилова [и др.]// Российская сельскохозяйственная наука. — 2018. — № 5. — С. 65-72.
13. Аливердиева, Д.А. Особенности измене-
ния содержания субстратов эндогенного дыхания в клетках БассЬаготусе$ cerevisiae при низкой температуре / Д. А. Аливердиева [и др.]// Биохимия. — 2006. — Т. 71. — № 1. — С. 50-58.
14. Котенко, С. Ц. Аминокислотный состав красных столовых вин, полученных с использованием штамма БассЬаготусе$ cerevisiae ВКПМ У-4270 / С. Ц. Котенко [и др.]// Пищевая промышленность. — 2018. — № 5. — С. 56-59.
15. Котенко, С.Ц. Новый штамм для производства красных столовых вин / С. Ц. Котенко [и др.]// Виноделие и виноградарство. — 2017. — № 4. — С. 18-21. <Э
Биологически ценные вещества красных столовых вин
Ключевые слова
азот; аминокислоты; красное вино; органические кислоты; штаммы дрожжей 5. сerevisiae У-4270 и Д-19.
Реферат
В настоящее время актуальны исследования, направленные на совершенствование биотехнологии производства красных столовых виноматериалов с учетом особенностей сырья, применяемых рас дрожжей, региона происхождения, климата и условий ферментации. Объекты исследований: виноматериалы из винограда сорта Каберне (урожай 2017 г), произрастающего на территории Дербентского района Республики Дагестан; штаммы дрожжей 5.(ек^аае У-4270 (опыт) и 5. (ек^аае Д-19 (контроль). Цель исследований - изучение некоторых биологически ценных компонентов красного столового вина, полученного с использованием нового штамма дрожжей У-4270. Методами высокоэффективной жидкостной хроматографии и капиллярного электрофореза в опытных образцах вин идентифицированы аминокислоты и органические кислоты. Определение азота в вине и дрожжевой биомассе изучали по методу Кьельдаля. В полученных опытном и контрольном образцах вин содержание общего азота составило 287,0 и 340,9 мг/дм3, соответственно. Содержание органических кислот в биомассе штамма У-4270 составило 3,2 %. что на 21,1 % больше по сравнению с показателем контроля. В опытном вине идентифицировано 20 аминокислот, среди которых до 67 % превалирует пролин - важный белковый строительный материал клетки (количество в опытном вине в 2 раза выше), аспарагиновая и глутаминовая кислоты (на 27,5 и 15,5% в опыте больше, чем в контроле, соответственно), вовлекающие в метаболизм клеток почти весь азот. Отмечено повышенное содержание практически всех незаменимых аминокислот. Из органических кислот идентифицированы: винная, лимонная, молочная, яблочная, уксусная, янтарная. В количественном соотношении превалировали винная (до 44,9 % от общего содержания) и молочная (до 28,5 %) кислоты. В опытном образце вина обнаружено в 2,6 и 1,8 раз большее накопление яблочной и лимонной кислот; уксусной - меньше на 35,1 % соответственно. Согласно данным дегустационного анализа опытный образец был оценен в 8,8 балла. Установлено, что опытное вино отличалось повышенной биологической ценностью и улучшенными органолептическими показателями.
Авторы
Котенко Светлана Цалистиновна. канд. биол. наук; Халилова Эсланда Абдурахмановна. канд. биол. наук; Исламмагомедова Эльвира Ахмедовна. канд. биол. наук; Гасанов Расул Закирович; Абакарова Аида Алевдиновна Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН,
367000, Россия, Республика Дагестан, г. Махачкала, ул. М. Гаджиева, д. 45, [email protected], [email protected], [email protected], gacanov@bk, [email protected]
Biologically Value Substances in Red Table Wines
Key words
nitrogen; amino acids; red wines; organic acids; strains S. cerevisiae Y-4270, D-19.
Abstract
The researchers focused on the improvement of the red table wine production biotechnology with regard for characteristics of raw material, yeast race, origin area, environment, and fermentation conditions are important. The objects of investigations are wine materials from Cabernet grape variety (the vintage of 2017), growing in the Derbent Region of Daghestan; S.cerevisiae Y-4270 (test, T) and S. cerevisiae D-19 (control, C) yeast strains are used. The goal of the researches is to study the biologically value components of the red table wine obtained using a new strain of Y-4270. In test wines, amino acids and organic acids are identified by means of the high-performance liquid chromatography and the capillary electrophoresis. Nitrogen in wine and yeast biomass is detected by the Kjeldahl method. The amount of total nitrogen in the obtained wines is 287.0 mg/dm3 and 340.9 mg/dm3 (T : C). The concentration of organic acids in Y-4270 biomass is 3.2 %, which is by 21.1 % greater as compared to the control sample. In the test wine, 20 amino acids are identified, among which proline, the important albuminous construction material of the cell, prevails up to 67 % (twice as high as compared to the control); aspartic and glutamic acids, which involve almost whole nitrogen in the cell metabolism providing a nitrous balance in the medium, are by 27.5 % and 15.5 % greater, correspondingly. The high concentration of almost all essential amino acids is defined. Tartaric, citric, lactic, apple, acetic, and amber organic acids are identified. In a quantitative relation, tartaric (up to 44.9 % from total) and lactic (up to 28.5 %) acids prevail. In the test sample, concentrations of apple and citric acids are 2.6 and 1.8 times greater, correspondingly; acetic acid is by 35.1 % less. According to the data of the tasting analysis, the test sample is estimated at 8.8 points. The test wine is determined to be characterized by an enhanced biological value and improved organoleptic parameters.
Authors
Kotenko Svetlana Tsalistinovna, Candidate of Biologycal Science; Khalilova Eslanda Abdurakhmanovna, Candidate of Biologycal Science; Islammagomedova Elvira Ahmedovna, Candidate of Biologycal Science Gasanov Rasul Zagirovich; Abakarova Aida Alevdinovna
Caspian Institute of Biological Resources of Dagestan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences,
45 Gadzhiev Str., Makhachkala, Republic of Dagestan, 367000, Russia, [email protected], [email protected], [email protected], gacanov@bk, [email protected]
4•2018 ПИВО и НАПИТКИ 49
