CC BY
140
УДК 663.256
Г. Е. Султанова, М. И. Евгеньев, М. К. Герасимов
ВЛИЯНИЕ ОКЛЕИВАЮЩИХ АГЕНТОВ НА АНТИОКСИДАНТНУЮ ЕМКОСТЬ ВИН
Ключевые слова: вино, антиоксидантная емкость, фенольные вещества, оклейка.
Изучено влияние некоторых органических и неорганических оклеивающих веществ на массовую концентрацию фенольных соединений и антиоксидантную емкость белого полусладкого вина «Шардоне».
Key words: wine, antioxidant capacity, phenolic compounds, fining.
Effect of some organic and inorganic fining agents on phenolic compounds content and
antioxidant capacity of a white semisweet wine «Chardonnay» is investigated.
Многолетние исследования показали, что постоянное воздействие негативных факторов на организм человека снижает иммунитет, нарушает баланс между свободнорадикальными процессами и собственной антиоксидантной защитой организма, что приводит к «окислительному стрессу». Следствием этого является возникновение различных заболеваний, таких как сердечнососудистых, онкологических, диабет и др. [1,2].
Дефицит эндогенных антиоксидантов должен восполняться за счет природных биологически активных соединений, содержащихся в напитках и продуктах питания. Особое внимание исследователей привлекают виноградные вина - источники уникальной природной композиции антиоксидантов и других биологически активных веществ, превосходящей, по своей активности отдельно взятые антиоксиданты.
Исследования последних лет направлены в основном на совершенствование технологических приемов, позволяющих максимально экстрагировать антиоксиданты из виноградной ягоды. При этом виноградное сусло обогащается биологически активными веществами [3], однако, изучению дальнейших изменений массовой концентрации антиоксидантов и антиоксидантной емкости (АОЕ) в технологическом процессе посвящено сравнительно мало работ. Одна из последних посвящена изучению поведения ферментов антиоксилительной защиты вин при температурной обработке и обработке бентонитом [4].
Подробное изучение влияния технологических факторов на концентрацию антиоксидантов и антиоксидантную емкость вина на сегодняшний день является актуальной задачей.
Общий характер изменений показателя антиоксидантной емкости в течение технологического процесса шампанизации вин на заводе вторичного виноделия установлен нами в предыдущей работе [5].
Цель настоящего исследования - установить степень влияния оклеивающих веществ органической и неорганической природы, в частности желатина, казеина, бентонита и активированного угля на массовую концентрацию фенольных соединений и антиоксидантную емкость (АОЕ) вин.
Экспериментальная часть
Объектом исследования являлось белое столовое вино «Шардоне». Для оклейки использовали желатин пищевой П-11 (ГОСТ 11293-89), танин пищевой (Е 181) «VAG Chemie» (Германия), бентонит нанодисперсный, уголь активированный древесный, в качестве источника казеина использовали молоко.
Для оценки антиоксидантной емкости образцов до и после оклейки использовали кулонометрическое титрование электрогенерированным бромом [6]. Измерения проводили на серийном кулонометре “Эксперт-006-антиоксиданты” НПК “Эконикс-Эксперт” (г. Москва) в пересчете
27
на стандартный образец галловую кислоту, Содержание общих фенольных соединений (ФС) определяли по методу Фолина-Чокальтеу [7] (пересчет на галловую кислоту), окислительновосстановительный потенциал (ОВП) измеряли относительно насыщенного хлорид-серебряного электрода. Оклейку проводили в соответствии с методами, описанными в литературе [8,9]. Статистическую обработку результатов исследований и построение графиков проводили с помощью программы Microsoft Excel.
Результаты и их обсуждение
Под оклейкой понимают обработку вина, связанную с добавлением посторонних веществ и направленную на достижение стабильной прозрачности вина.
Оклейку, кроме устранения нежелательных помутнений, применяют также с целью ускорения осаждения взвешенных частиц; устранения посторонних запахов (сульфидов, тонов окисленности); удаления фенольные соединения, придающие вину терпкость и окисленные компоненты вина.
1. Обработка желатином (c предварительной танизацией)
Наиболее часто используемым органическим сорбентом в виноделии является желатин пищевой. Используется в виноделии для осветления сусла, виноматериалов и стабилизации приготовленных из них вин в основном к обратимым коллоидным помутнениям. Кроме того желатин дает хорошие результаты при исправлении грубых виноматериалов с большим содержанием фенольных соединений.
Предполагается, что при использовании данного флокулянта будет уменьшаться АОЕ вина, поскольку наблюдается сорбция основных антиоксидантов вина - фенольных соединений.
После оклейки желатином незначительное уменьшение АОЕ наблюдалось, начиная с третьего образца, и составило в среднем 6-10%, при этом фенольных соединений удаляется от 14 до 28% (табл. 1). При этом независимо от количества вносимого желатина, наблюдалось повышение ОВП с 185 до 204 мВ, что согласуется с данными других исследователей [4].
Таблица 1 - Уменьшение ФС и АОЕ вина после оклейки желатином
Объем вносимого желатина, г/100л Сорбция ФС, % Уменьшение АОЕ, %
1 28 2
2 14 0
3 17 6
4 16 6
5 19 10
2. Обработка молоком
Молоко обладает оклеивающими свойствами вследствие содержания в нем казеина, который коагулирует под действием кислот вина. К применению молока в качестве оклеивающего вещества виноделы прибегают преимущественно при наличии в вине каких-либо пороков (неприятного запаха или вкуса) или для восстановления окраски почерневших, побуревших или пожелтевших вин.
Изменение физико-химических показателей вина изучали после добавления танина пищевого массой 200 мг на 100 мл вина (для более наглядного представления о сорбции ФС) и после дальнейшей оклейки молоком и фильтрации через плотный бумажный фильтр.
При увеличении дозы вносимого молока массовая концентрация фенольных соединений, АОЕ имеют тенденцию к уменьшению (К2 = 0,86 и К2 = 0,6 соответственно), что
28
согласуется с литературными данными [10]. ОВП независимо от количества вносимого молока также повышался.
Таблица 2 - Уменьшение ФС и АОЕ вина после оклейки молоком
При этом сорбция фенольных соединений составила от 7-19%, уменьшение АОЕ составило 0-6% (табл. 2). Очевидно, что уменьшение АОЕ связано с сорбцией фенольных соединений. Согласно литературным данным образование белково-таннатного комплекса происходит в основном за счет образования водородных связей между фенольными гидроксильными группами и пептидными связями белков и гидрофобного взаимодействия. На образование комплекса могут влиять молекулярная масса танина, его структура и заряд (чем выше рН, тем больше заряд флаванолов), аминокислотный состав белка, молекулярный вес и заряд белковой молекулы. Белковые молекулы обладают обычно положительным зарядом при рН 3,5 [11]. Согласно литературным данным, желатин селективно сорбирует в основном полимеризованные танины Полимерные танины в свою очередь легче взаимодействуют с белковыми веществами, чем низкомолекулярные, благодаря большому молекулярному весу и заряду. Согласно результатам эксперимента, желатин, возможно, также адсорбирует и олигомерные фенольные соединения, мономерные - частично. Возможно, по этой причине наблюдалось небольшое снижение АОЕ при относительно высокой степени сорбции общих фенольных соединений (табл. 1). Казеин (молоко) при этом обладает меньшей способностью сорбировать фенольные соединения, чем желатин. Соответственно, снижение АОЕ почти не наблюдается при относительно низкой сорбции ФС (табл. 2).
3. Обработка бентонитом
Бентониты представляют собой природные алюмосиликаты, состоящие из глинистых минералов монтмориллонитовой группы с разбухающей кристаллической решеткой, обладающие ионообменными и коллоидно-сорбционными свойствами.
Применяют для осветления сусла, виноматериалов и стабилизации виноматериалов и вин против белковых, обратимых коллоидных и биохимических помутнений.
Таблица 3 - Уменьшение ФС и АОЕ вина после оклейки бентонитом
Согласно данным эксперимента исследуемый образец бентонита обладает способностью сорбировать фенольные соединения (причем в большей степени, чем органические флокулянты), уменьшая антиоксидантную активность образцов на 2-18 % (табл. 3). Согласно литературным данным [12] бентонит в вине образует коллоидную дисперсию, частицы которой заряжены отрицательными ионами. Частицы представляют собой чешуйки, имеющие «сэндвичевую» структуру - слой оксида алюминия, заключенный между двумя слоями оксида кремния. При гидратации чешуйки образуют обширную развитую поверхность (300-900 м2/г), заряженную отрицательно (рис.1), способную взаимодействовать с положительно заряженными молекулами (не только белками). Происходит также сорбция незаряженных молекул, если они полярны [13].
Возможно, сорбция фенольных веществ происходит за счет дисперсионных взаимодействий (рис. 1), а также за счет сорбции в комплексе с белковыми молекулами.
Рис. 1 - Схематичное изображение структуры частицы бентонита и сорбции
компонентов вина
4. Обработка активированным углем
Уголь активный осветляющий древесный применяется для обесцвечивания виноматериалов при производстве ароматизированных вин, для устранения пороков и недостатков аромата и вкуса вина; сероводородного, мышиного, лакового, гудронного, керосинового, привкусов плесени, дуба, бочки, милдью, вкуса подмороженного винограда.
Таблица 4 - Уменьшение ФС и АОЕ вина после обработки активированным углем
Активированный уголь является неспецифическим сорбентом. Уголь по своей структуре похож на губку, в основном сорбирует слабо поляризованные молекулы, особенно имеющие в своей структуре бензольное кольцо [13]. Уголь эффективно сорбирует фенольные соединения с маленькой молекулярной массой, поскольку они легче проникают глубоко в поры, и мало сорбирует димеры и полимеры фенольных соединений, поскольку размеры их молекул больше размеров пор угля (рис. 2). В порах молекулы удерживаются за счет слабых Ван-дер Ваальсовских взаимодействий.
Рис. 2 - Структура пор активированного угля, сделанная сканирующим электронным микроскопом (а) [14], предполагаемая схема неселективной сорбции компонентов вина
с6, в)
Учитывая то, что за АОЕ белых вин в основном ответственны низкомолекулярные фенольные соединения (феноловые кислоты), можно объяснить значительное снижение антиоксидантной активности белого вина после обработки активированным углем (табл.4).
В результате исследования выяснено, что в диапазоне исследуемых концентраций, по степени отрицательного влияния на АОЕ оклеивающие вещества можно расположить в следующем порядке (слева направо по возрастающей):
казеин (молоко) < желатин < бентонит < активированный уголь.
В результате исследования также подтверждено, что оклейка интенсифицирует окислительные процессы в вине. Значительное повышение ОВП наблюдали не зависимо от дозы и природы оклеивающего вещества.
Литература
1. Зенков, Н.К. Окислительный стресс: Биохимический и патофизиологический аспекты / Зенков Н.К., Ланкин В.З., Меньщикова Е.Б. - М: МАИК Наука/Интерпериодика, 2001. - 343 с.
2. Проблемы аналитической химии. Т.11: Химический анализ в медицинской диагностике ( Под. ред. Будникова Г.К.). - М.: Наука, 2010. - 504 с.
3. Агеева, Н. Биологически ценные компоненты виноградных вин / Агеева Н., Маркосов В. // Индустрия напитков. М.: Пищевая промышленность. - 2009. - № 2. - С. 38.
4. Сапаева, З.Ш. Антиоксидантная защита белых и красных вин в процессе технологической обработки / Сапаева З.Ш., Туйчиева С.Т., Иргашева Г.Р. // «Виноделие и виноградарство». М.: Пищевая промышленность. - 2010. - № 4. - С. 14-15.
5. Султанова, Г.Е. Методы оценки антиоксидантной емкости виноматериалов в процессе их технологической обработки / Султанова Г.Е., Евгеньев М.И., Герасимов М.К. // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - №1. - С. 262-267.
6. Абдуллин, И.Ф. Кулонометрическая оценка антиоксидантной способности экстрактов чая электрогенерированным бромом / Абдуллин И. Ф., Турова Е.Н., Будников Г.К. // ЖАХ. - 2001. - Т. 56. - № 6. - С. - 627.
7. Валуйко, Г.Г. Технология виноградных вин / Валуйко Г.Г. - Симферополь: Таврида, 2001. - 624 с.
8. Валуйко, Г.Г. Стабилизация виноградных вин / Валуйко Г.Г., Зинченко В.И., Мехузла Н.А. -Симферополь: Таврида, 2002. - 208 с.
9. Технологические правила виноделия. Т. 1.: Общие положения. Тихие вина (Под. ред. Валуйко Г.Г., Загоруйко В.А.). - Симферополь: Таврида, 2006. - 488 с.
10. Braga, A. Gelatine, casein and potassium caseinate as distinct wine fining agents: Different effects on color, Dhenolics compounds and sensory characteristics / Braga A. // International Journal of Vine and Wine Sciences. - 2007. - V.41. - № 4. - P. 203-214.
11. Kemp, M. Fining agents: a Practical and theoretical review [электронный ресурс] / Kemp M., Bowyer P. // http://www.flashcardmachine.com/wine-fining-andadditives.html.
12. Риберо-Гайон, Ж. Теория и практика виноделия. Т.4: Осветление и стабилизация вин. Оборудование и аппаратура (перевод с фр. Шитикова Ф.Д.). - М.: Пищевая промышленность, 1980. -479 с.
13. Moreno-Arribas, M. V. Wine Chemistry and Biochemistry [электронный ресурс] / Moreno-Arribas M. V.,
Polo C., Polo M. C. // : http://books.google.ru/books?id=q_AkYRM-
R8C&pg=PA135&lpg=PA135&dq=charge+of+tannin+molecules+in+wine&source=bl&ots=ZyeJgHMs2i& sig=cWPKbkG-
Hr4mkrgrgTQVRB9v9Bs&hl=ru&ei=VDuKTf3jKcfVsgbduryuDA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resn
um=6&ved=0CDMQ6AEwBQ#v=onepage&q=charge%20of%20tannin%20molecules%20in%20wine&f=f
alse
14. Properties of Activated Carbon [электронный ресурс] // http://www.activated-carbon.com/1-3.html.
© Г. Е. Султанова - асп. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КГТУ, sultanova_ge@mail.ru; М. И. Евгеньев - д-р хим. наук, проф. той же кафедры, evgenev@kstu.ru; М. К. Герасимов - д-р техн. наук, проф. каф. оборудования пищевых производств КГТУ.
