CC BY
35
А. А. Лапин, М. К. Герасимов, В. Н. Зеленков
ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ГАЛОГЕНИРОВАНИЕ КРАСНЫХ ВИН ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ИХ АНТИОКСИДАНТНЫХ СВОЙСТВ
Методом окислительного галогенирования электрогенерированным бромом изучены антиокислительные свойства красных вин отечественного производства и французких в сравнении с белыми винами и другими алкогольными напитками. Изучены антиокислительные свойства в процессе приготовления вина, его окислении перекисью водорода и разбавлением минеральными водами.
Клетки растительного и животного происхождения защищаются от радикального окисления, вызывающего их повреждения с помощью антиоксидантов [1]. Защиту от повреждающего действия активных форм кислорода обеспечивают в первую очередь специальные антиоксидантные ферменты: супероксиддисмутаза, каталаза, ферменты редокс-системы глутатиона, а также индивидуальные антиоксиданты. В норме в системе оксиданты - антиоксиданты сохраняется равновесие. Нарушение этого баланса в пользу оксидантов приводит к развитию так называемого оксидативного стресса, выражающегося в избыточной продукции активных форм кислорода и недостаточности антиоксидантной защиты, что вызывает повреждение белков, нуклеиновых кислот, ферментов, биомембран и, в конечном итоге, приводит к развитию патологических состояний [2]. Белки крови трансфер-рин, церулоплазмин и альбумин образуют комплексы с ионами переходных металлов и тем самым уменьшают каталитическую активность этих ионов в реакции образования свободных радикалов. Антиоксиданты (АО) быстро реагируя со свободными радикалами предохраняют более важные элементы клеток от повреждений. Окисленные формы антиоксидантов могут быть регенерированы, но в основном они выводятся из организма и поэтому должны постоянно восполняться.
Основными АО являются витамины С и Е, а также полифенолы, которые поступают в организм с пищей - фруктами, овощами, чаем и вином.
Вина считались целебными средствами с давних времен, но их свойства многие столетия не находили научного подтверждения. Научные исследования последних десятилетий дают немало подтверждений того, что все достоинства вина, в которые верили древние, оказались вполне обоснованными.
Интерес к пищевому и лечебному эффектам красного вина особенно усилился после опубликования работы Рено, который обнаружил, что у жителей Тулузы (Франция) очень низкий уровень сердечно-сосудистых заболеваний. Основным отличием в образе жизни французов является потребление ими алкоголя в виде красного вина.
В настоящее время имеется большое количество публикаций, подтверждающих пищевую ценность и лечебные свойства красного вина. Оно содержит более 200 известных производных фенолов, антиокислительные свойства которых хорошо доказаны in vitro различными методами.
Полифенолы обладают антиканцерогенным действием, они придают винам бактерицидные, антивирусные, антикариесные, антиаллергические свойства.
Наряду с природными АО в вина попадают и синтетические, так как при приготовлении виноматериалов мезгу сульфитируют сернистым ангидридом или метабисульфитом
калия, которые предохраняют их от переокисления и предупреждают развитие микроорганизмов. В винах содержится малое количество витаминов группы В и полностью отсутствует витамин С, хотя в винограде он имеется. Концентрация полифенолов достигает от 0,2 г/л в белых до 3 г/л - в красных винах. Изначально полифенолы содержатся в кожице винограда, в косточках и гребнях виноградных кистей, и только спирт, обра-зующийся в результате брожения, позволяет им перейти в вино.
Целью данной работы явилась оценка антиокислительных свойств крас-ных вин методом окислительного галогенирования электрогенерированным бромом.
Материалы и методы
Основными объектами исследований служили красные вина отечествен-ного и зарубежного производства купленные в розничной торговле и предо-ставленные алкогольной инспекцией Республика Татарстан.
Антиоксидантную емкость (АОЕ) образцов определяли методом окислительного галогенирования электрогенерированным бромом, который позволяет определять суммарное количество антиоксидантных веществ в гото-вой продукции: винах, бальзамах, настойках, коньяках и полупродуктах их про-изводства: виноматериалах, настоях растительного и ароматического сырья [3].
Г отовые вина и ликероводочные продукты не требовали дополнительной подготовки.
Электрогенерацию брома осуществляли на кулонометре «Эксперт 006» при постоянной силе тока 53,3 мА из водного 0,2 М растворов KBr в 0,1 М H2SO4 с определением конца титрования вольтметрической индикацией с двумя поляризованными электродами из инертного металла (Е=300 мВ). Рабочий и вспомогательный электроды углеситалловые, вспомогательный электрод- катод отделен полупроницаемой перегородкой от анодного пространства ячейки.
Методика определения. В ячейку кулонометра объемом 50 мл вводили 20.0 мл фонового раствора, опускали электроды и включали генераторную цепь. По достижении определенного уровня потенциала измерения в ячейку вносили аликвоту исследуемого образца (0,1 - 0,5 мл). Конечную точку титрования фиксировали по достижению первоначального значения индикаторного потенциала. При этом прибор показывал время достижения первоначального значения индикаторного потенциала t от момента включения генераторной цепи после перемешивания введенного объема аликвоты исследуемого образца Vаликв0ты, введенной в измерительную ячейку.
По результатам титрования рассчитывали суммарное содержание свободных антиоксидантов в исследуемом образце АОЕ в кулонах Q на 100 мл образца по формуле:
Q = 100tI/ 1000Vаликвоты, где I - сила тока генераторной цепи, мА (для нашего прибора она составляет 53,3 мА); Va™KBoTbi - объем аликвоты исследуемого образца, мл.
Полученные результаты подвергались статистической обработке. При оценке результатов из пяти определений использовали значения среднего арифметического, стандартного отклонения ДХ и относительного стандартного отклонения Sr. Для выбора доверительного интервала среднего значения полагали Р = 0,95.
Содержание свободных антиоксидантов в пересчете на кверцетин рассчитывали в единицах QEA (Quercitin Equivalent Antioxidant, аналогично показателю ТАЕ, введенному в работе [4], которое отличается от понятия TAEC (Trilox Equivalent Antioxidant Capacity). ТАЕ данного образца представляет собой величину, равную количеству три-локса, который нейтрализует столько же катион-радикалов диаммониевой соли 2,2'-
азинобис(3-этилбензо-тиазолин-6-сульфоновой кислоты, что и исследуемый образец. Кверцетин на наш взгляд более доступный реагент, чем трилокс и более распространенный в растениях, пищевых продуктах и напитках природный антиоксидант. Он является более чем двухэлектронным восстановителем, значение ТАЕ для него равно 2,4 [4].
QEA данного образца представляет собой величину, равную количеству кверцети-на, которое нейтрализует столько же генерируемого брома, что и исследуемый образец.
Кверцетин способен нейтрализовать одну молекулу брома или два радикала брома, то его эквивалент будет равен молекулярной массе М деленной на 2, т.е. 324,23/2= 162,145.
Суммарную концентрацию антиоксидантов QEA в мМ расчитывали по формуле: мМ = 10KQ/ 162,145, где К - коэффициент пересчета, определяемый экспериментально анализом в одинаковых условиях с исследуемыми образцами свежеприготовленных спиртовых растворов кверцетина, он показывает величину кверцетина в мг эквивалентную 1 кулону. Суммарную концентрацию антиоксидантов QEA в ммоль/г в пересчете на сухой остаток вин и алкогольных напитков по формуле: ммоль/г = KQ/162.145C, где С - содержание сухого остатка в винах и алкогольных напитках. Сухие остатки в винах и алкогольных напитках определяли на анализаторе влажности МХ-50 A&D Company, Limited, программное обеспечение «WinCT-Moisture» с анализатором влажности позволило нам определить оптимальную температуру сушки 180 °С.
Результаты и их обсуждение
Кулонометрический метод окислительного галогенирования электрогене-рированным бромом в сочетании с анализатором влажности позволил нам ко-личественно оценить суммарное содержание антиоксидантов в красных винах отечественного и зарубежного производства. Исследованные образцы и содержание в них сухих веществ (С) представлены в таблице 1, антиоксидантная емкость (АОЕ) вин и напитков в кулонах и концентрации антиоксидантов выраженные в единицах QEA приведены в таблице 2.
Красные вина благоприятно влияют на здоровье человека так как имеют очень высокое содержание активных антиоксидантов, которые в сочетании с этанолом, размягчающим стенки сосудов, облегчают их проникновение в кровь. В основном это связывают с наличием значительно большего количества в них полифенолов по сравнению с белыми винами. На положительное воздействие этанола указывают А. Гизелли и др., которые сравнивали антиоксидантную активность in vitro контрольного и деалкоголизованнного вина. По их данным безалкогольное вино потеряло активность улавливания свободных пе-роксильных и гидроксильных радикалов соответственно на 50 - 80 % по сравнению с контролем, что говорит о позитивном влиянии алкоголя.
Несмотря на широкое распространение фенольных соединений в растительном мире, они малодоступны для организма, поскольку плохо всасываются в кишечнике. Вино представляет собой уникальный продукт, в котором эти вещества находятся в легкоусвояемой форме. Более того, натуральное виноградное вино является почти единственным источником некоторых наиболее активных фенольных соединений.
Отличия красных вин от белых лишь частично связаны с ампелографическими особенностями красных сортов винограда, а более всего связано с технологией приготовления вин по красному способу.
Таблица 1 - Содержание сухих веществ в % мас. (С) в исследованных образцах вин
№ образца Образцы вин С
1 St.emillion Grande Cru AOC 1995 Chateau Sautard. Сухое красное, сорт винограда Мерло+Каб. Франция. (Бордо) 0,84
2 Pomerol AOC Chateau Nenin 1997. Сухое красное, сорт винограда Мерло+Каб. Совиньон (Бордо) 1,20
3 Condrien AOC La Petit cote Yves Cuilleron. Сухое белое, сорт винограда Вионье (Долина Роны) 0,47
4 Cote-Rotie AOC Yves Cuilleron. Сухое красное, сорт винограда Сира (Долина Роны) 1,26
5 Chateauneuf du Pape AOC 2003 chtean de la Gardine. Сухое белое, основной сорт винограда Г ренаж белый (Долина Роны). 0,45
6 Жевре-Шамбертан, 2001, Бургундия. 1,28
7 Шато бегивиль (Марго, Бургундия) 1,24
8 Бордо Премиус. Сухое красное 1,63
9 Божеле Жан Девиль, Бургундия, Франция 2001, сухое 0,15
10 ME DOC (DULONG) АОС Бордо. Сухое красное. Сорта винограда: Ка-берне-Совиньон, Каберне-Фран, Пти-Вердо 0,98
11 ЛЕ ЖАРДЕН ДЮ РУА 2005. Полусладкое красное. Кастель-Фрер, Франция
12 Kahor 1999 АОС Бордо, Юго-Запад Франции. Сухое красное, Сорта винограда: Мальбек, Мерло, Таннет 0,75
13 Пино-Фран, розовое полусладкое, Краснодарский край, Темрюкский р-н, ОАО «Запорожское», ст. Запорожская
14 «Кагор Роше Де Десерт», Казанский винзавод
Таблица 2 - АОЕ вин в кулонах (О) и концентрации антиоксидантов выраженные в единицах ОЕА при П = 5, Р = 0,95
№ образца Q Sr QEА
ммоль/г мМ
1 693,97±54,18 0,03 1,07 8,99
2 643,96±58,35 0,04 0,69 8,34
3 176,10 ±18,23 0,04 0,48 2,28
4 728,88 ±73,98 0,04 0,75 9,44
5 168,80 ±16,67 0,04 0,49 2,19
6 626,24 ±50,02 0,03 0,16 2,10
7 760,13±60,44 0,03 0,79 9,84
8 758,40±34,13 0,02 0,60 9,82
9 334,86±12,98 0,02 2,89 4,34
10 546,01±44,81 0,03 0,72 7,07
11 615,20±22,72 0,01 - 7,97
12 585,10±58,95 0,04 1,01 7,58
13 521,26±4,69 0,004 - 10,45
14 736,07±4,03 0,02 - 9,53
Кагор, как и множество других вин, имеет французское происхождение. Об этом отчасти свидетельствует его название, которое произошло от имени французского города Каор (Cahor). Каор (в старой русской транскрипции звучит как Кагор) является центром департамента Ло и расположен на правом берегу одноименной реки. Первое появление кагора в России приходится на времена правления Петра I. У царя был слабый желудок, и ему прописывали пить Кагор. Вплоть до конца XIX века вина этого типа завозились из Франции и Испании. Наиболее известные марки французских кагоров того времени - «Рогом», «Висант», «Кагор-Гран-Констан», «Кагор-Дюрок», «Кагор-Маркэр», испанских -«Бени-Карло». Все они отличались интенсивной красной окраской, густотой, терпкостью и необыкновенным вкусом с оттенками малинового варенья и шоколада.
Лишь в конце XIX века при поддержке князя Голицына русскими виноделами (профессор Ховренко, профессор М.Ф. Щербаков, С.Ф. Охременко, И.А. Биянки, С.Д. Долганов,
З.Л. Дубинин, А.В. Келлер и другие) была разработана технология получения вин типа Кагора. В его основе лежали крымские сорта винограда. Во многом качество разработанных вин превосходили качество вин, привозимых из Франции.
К началу ХХ века в самой Франции Кагор практически перестал существовать, на его смену пришли модные сухие вина. Причиной тому стали «бедствия», одолевшие родину кагора, Так, в 1880 году случилась повальная эпидемия филлоксеры, после второй мировой войны - сильные заморозки, которые чуть не погубили все виноградники. В 1995 большая часть урожая были побиты мощным летним градом.
К 60-70 года двадцатого века многие старые винодельческие семьи и новые фирмы объединились в борьбе за Кагор (красное сухое вино 12-14 градусов, № 12 табл. 3). Кагор снова начал приобретать утраченную известность. В 1971 кагор получил самую высокую категорию качества Appellation d'Origine Control le e - Cahors.
Одно из основных требований, предъявляемых к готовым винам, в том числе к Кагорам, обеспечение стабильной прозрачности в течение длительного времени. Для придания винам стабильности при выдержке их подвергают фильтрованию, оклейке, воздействию тепла и холода. Такая обработка ставит своей целью ускорить выделению из молодых вин избытка нестойких коллоидных веществ, фенольных и азотистых соединений, полисахаридов, металлов и других компонентов, способных в дальнейшем выделиться в осадок, а также предупредить возможные помутнения в готовых винах из-за пороков и помутнений. Оклейка состоит в том, что в виноматериал вводят в строго определённой порции раствор оклеивающего вещества (альбумина, желатины или рыбьего клея). В вине после оклейки образуются и выпадают обильные хлопьевидные осадки с сильно развитой поверхностью, которые сорбируют и увлекают с собой взвеси вина и клетки микроорганизмов.
Нами были проведены отборы проб Кагора (№ 14 в табл. 1-2) на Казанском винзаводе для изучения влияния различных обработок на его антиоксидантные свойства. Результаты представлены в таблице 3 и на рисунке 1.
Таблица 3 - Изменение величины АОЕ в процессе приготовления вина «Кагор Роше
Де Десерт» п ри П = 5, Р = 0,95
№ образца Стадии технологического процесса Q Кл/100 мл Sr
1 Приемка виноматериала 806,60 ± 3,81 0,005
2 Оклейка 669,16 ± 6,33 0,01
3 Обработка холодом 759,16 ± 3,81 0,005
4 Пастеризация 742,52 ± 2,54 0,003
5 Перед розливом 736,07 ± 4,03 0,02
680 ---------------1-------------1-----------1------------1------------г
0 1 2 3 4 5
Стадия
Рис. 1 - Изменение АОЕ при обработке Кагора перед розливом
Разбавление розового полусладкого вина Пино-Фран (№ 13, табл. 1-2) минеральными водами и дистиллированной водой в соотношении 1:1 уменьшает АОЕ в 2 раза, со значительными отклонениями определяемых значений в сторону уменьшения от 7 до 13%. Результаты представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Изменение величины АОЕ при разбавлении вина «Пино-Фран» минеральными водами при П = 5, Р = 0,95
Образец АОЕ Кл/100 мл Бг
Пино-Фран, розовое полусладкое (№ 13, табл. 1-2) 521,26±4,69 0,004
Минеральная вода Липецкий бювет, 9,01±0,18 0,02
ОАО «Прогресс», г. Липецк
Лечебно-столовая вода Эдельвейс, 6,87±0,11 0,01
ООО «Эдельвейс Л», г. Липецк
Лечебно-столовая вода Меркурий, 6,74±0,39 0,006
ООО «Меркурий», г. Черкесск
Вода дистиллированная техническая, 7,31±0,14 0,01
ЧП «Байкал», г. Воронеж
6 - 0,5(1+2), А -16,48 Кл, 4,43% 355,32±11,20 0,01
7 - 0,5(1+3), А -35,47 Кл, 9,57% 335,26±4,69 0,005
8 - 0,5(1+4), А -48,95 Кл, 13,21% 321,72±5,99 0,007
9 - 0,5(1+5), А -25.79 Кл, 6,95% 345,16±10,16 0,01
Уменьшение АОЕ в результате процессов окисления исключается, так как смешение вина с 3%-ной перекисью водорода в соотношении 1:1 уменьшает АОЕ в 2 раза, со значительными отклонениями определяемых значений от расчетных в сторону увеличения от 0,1 до 31%. Результаты представлены в виде графика (рис. 2). Кулонометрический анализ перекиси водорода (ЗАО «Ярославская фармацевтическая фабрика», выпуск 16.08.06), показал значение ее АОЕ 35,53±1,30 кулон/100 мл, Эг 0,01.
g 600
l l *ї I--1---1------1--1----1---1-----1----1---1---1-----1---1---1-----1---1----1----
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Номера анализируемых проб
Рис. 2 - Изменение АОЕ при окислении вина «Пино-Фран» 3% перекисью водорода (верхний график), время окисления 0 - 80 минут (нижний график)
Выводы
Использован простой и удобный кулонометрический метод исследования антиокси-дантной активности сложных смесей природных антиоксидантов на серийном приборе. Этот метод позволяет определять как суммарную концентрацию антиоксидантов, QEA, так и суммарное содержание свободных антиоксидантов в исследуемых образцах (антиоксидантную емкость образцов) в кулонах. Продемонстрирована возможность использования этого метода для исследования вин. Найдено, что красные французские вина наиболее богаты антиоксидантами, величины QEA для них равнялись 2,10 - 17,72 мМ (в среднем 9,70 мМ).
Содержание антиоксидантов в белых французских винах было в пять меньше красных, и их QEA были значительно ниже. Российские десертные красные вина Кагоры превосходят по содержанию антиоксидантов французский сухой Кагор, но теряют значительное количество активных антиоксидантов при технологических процессах оклейки и пастеризации.
Установлено, что уменьшение АОЕ за счет процессов окисления, при разбавлении вин минеральными водами, исключается.
Литература
1. HalliwelB., Guteridge J.M.C. Free Radicals in Biology and Medicine. 2 ed. Oxford: Clarendon Press, 1989.
2. Соодаева С.К. Роль свободнорадикального окисления в патогенезе ХОБЛ.// Атмосфера. Пульмонология и аллергология. 2002. № 1. С.24-25.
3. Лапин А.А., Зеленков В.Н. Антиоксидантные свойства растительных полисахаридов. // VII Международная конференция. Тезисы докладов 25-26 октября 2006 г. Москва. М.: Изд-во РУДН, 2006. С. 175-177.
4. Гелетий Ю.В., Балавуэн Ж.Ж.А., Ефимов О.Н., Куликова В.С. Определение суммарной концентрации и активности антиоксидантов в пищевых продуктах// Биоорганическая химия. 2002. Т. 28. № 6. С. 551-566.
© А. А. Лапин - канд. хим. наук, ст. науч. сотр. технологической лаборатории ИОФХ РАН; М. К. Герасимов - д-р техн. наук, проф. каф. оборудования пищевых производств КГТУ; В. Н. Зеленков - д-р с/х наук, зав. отделением РАЕН.
