CC BY
22
ГЛ), фосфатидилхолин (класс ФЛ). Полученные образцы содержали также для повышения растворимости липидов альбумин (500 мг/л) и танин (1000 мг/л).
В результате ультрафильтрации модельных растворов в условиях, идентичных фильтрации виноградного сока, степень проницаемости триолеина составила 3,8%, моногалактозилдиглицерида 16,5% и фосфатидилхолина 34%, что оказалось близким к результатам, полученным на липидах виноградного сока.
Наибольшим в количественном отношении классом липидов натурального виноградного сока Одесский черный и Сухолиманский белый явились НЛ, составившие около 50%. Затем в порядке уменьшения содержания следовали ГЛ и ФЛ (табл. 1).
Групповой состав липидов сока Сухолиманский белый представлен в табл. 2. Превалирующими типами липидных соединений являлись эфиры стеринов, триацилглицерины, свободные стерины, эфиры жирных кислот, цереброзиды, гликозиды стеринов, керамидолигозиды, фосфатидилэтаноламины, фос-фатидилглицерины и фосфатидилхолины. Групповой состав липидов соков обоих сортов был весьма близок. Следует отметить, что в процессе ультрафильтрации качественный состав и количественное соотношение липидов сока менялось незначительно. Лишь во фракции нейтральных липидов нами отмечена высокая степень (до 99%) задерживания эфиров стеринов и эфиров жирных кислот. Это свидетельствует о том, что в пределах отдельного класса липидов не наблюдается выраженной селективности в удалении отдельных групп при мембранной фильтрации.
Однако ультрафильтрационное ответление дает возможность удалить основную массу нейтральных липидов, участвующих в формировании помутнений и развитии окислительных процессов в соках, и частично сохранить полярные липиды, доля.которых после обработки уже составляет ~80%.
Следовательно, с помощью ультрафильтрации можно устранить из сока не только нерастворимые шламовые вещества, но и снизить содержание веществ как липидной, так и белковой, полифеноль-ной и полисахаридной природы, вызывающих дестабилизацию соков.
Полученные по приведенной схеме образцы осветленных соков отличались кристаллической прозрач-
ностью с блеском, высокой стабильностью, хор шими органолептическими свойствами.
Таким образом, с учетом полученных экспериме тальных данных разработана схема ультрафильтр ционного осветления виноградного сока с испол зованием половолоконного мембраннного моду. АР-2, которая внедряется на заводе продтовар« № 2 г. Одессы и опытном заводе УНИИВВ и В. Е. Таирова. Ожидаемый экономический эффе от внедрения составляет свыше 30 тыс. р. в го
ЛИТЕРАТУРА
1. Фисенко В. Ю., Ажогина В. А., Фисе
ко В. Н., Ивлев П. Ф. Влияние липидов вин градной ягоды и вина на формирование качества бел] столовых вин//Изв. вузов. Пищевая технология. 1977,— № 1,— С. 86—89.
2. Богатский А. В., Жеребин Ю. Л., Коле
ник А. А., Тюрин С. Т. Липиды как эндогенн)
антиоксиданты вин и виноматериалов//СадоводстЕ виноградарство и виноделие Молдавии.— 1979.
№ П.— С. 36—39.
3. Мехуэла Н. А., Курганова Г. В., Нага
чук В. В. Способы предупреждения обратим! коллоидных помутнений вин//Науч.-техн. реф. сб. В нодельческая пром-сть.—1983.— № 1.— С. 1—4.
4. Богатский А. В., Жеребин Ю. Л., Коле ник А. А. Липиды вина и быстрый метод их выл ления//Виноградарство и виноделие СССР.—1978. № 8, — С. 26—29.
5. Жеребин Ю. Л., Колесник А. А., Бога с кий А. В. Полярные липиды вина//Прикладн биохимия и микробиология.—1981.—17.— Вып, 4. С. 614—620.
6. Жеребин Ю. Л., Колесник А. А., Бога с к и й А. В. Исследование липидов некоторых со тов ягод винограда 'в процессе созревания//Физи логия и биохимия культурных растений.— 1984.—16. № 3,— С. 243—248.
7. Богатский А. В., Жеребин Ю. Л., Коле
НИК А. А. Количественное Определение ЛИПИДН1 фракций сусел и вин//Виноделие и виноградарст СССР,—1980,—№ 6,—С. 21—24.
8. Жеребин Ю. Л., Колесник А. А. Фитогл колипиды винограда//Химия природных соединений. 1984,— № 3.—С. 296—300.
9. Жеребин Ю. Л., Колесник А. А. Фосфолипщ виноградной ягоды.— Химия природных соединений. 1984,— № 2,—С. 165—168.
Кафедра биохимии
и микробиологии Поступила 11.04.<
663.256.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭНОМЕЛАНИНА С МУТЕОБРАЗУЮЩИМИ КОЛЛОИДНЫМИ КОМПОНЕНТАМ1 СУСЛА И ВИНА
Т. М. ЛИТВИНА, Ю. Л. ЖЕРЕБИН Одесский технологический институт пищевой промышленности им. М. В. Ломоносова
Высокая реакционная способность эномеланина ЭМ по отношению к коллоидным компонентам сусла и вина [1] и связанная с этим возможность практического применения пигмента в качестве осветлителя и стабилизатора [2] послужили основанием для изучения механизма осаждения им белков — соединений, способных находиться как в молекулярно-дисперсном, так и коллоидном состоянии, и в зависимости от состава и способа обработки вин
легко переходить из растворимой в менее раствор мую, «мутеобразующую», форму.
Развитая «мозаичность» — неоднородность по п лярности участков цепей макромолекул — спосо ствует проявлению белком многих свойств, присущ! лиофильным коллоидным системам в дисперси5 мицеллообразующих низкомолекулярных повер ностно-активных веществ: значительная поверхнос ная активность, резко выраженная склонное-
агрегированию молекул и их глобулизации, сложность к солюбилизации нерастворимых в данной эеде веществ [3]. В этой связи закономерности еханизма осаждения белка эномеланином, в опре-гленной степени, могут быть распространены и а процессы удаления им из сусла и вина других риродных «мозаичных» макромолекул (полисаха-нды, липиды), а также более грубых дисперсных астиц, принимающих участие в возникновении зллоидной нестабильности сусел и вин.
В работе использовали белок, выделенный из инограда сорта Алиготе высаливанием сернокис-ым аммонием при 100% насыщении (молекуляр-ая масса 10 000 Да, эффективное значение изометрической точки р1 4,6) и фракцию ЭМ, выде-2нного из виноградных выжимок, с молекулярной ассой 5000 Да. Взаимодействие ЭМ с белком в эдных средах при pH 3,5, температуре 20+0,05° С различных концентрациях реагентов (10...1000 мг/дм3) зучали по методике [4]. Образующиеся осадки ана-изировали через 1 ч после их образования. Кон-гнтрацию ЭМ определяли радиоспектроскопически э синглетному сигналу с ^-фактором 2,003, а ве-ичину его электрокинетического потенциала ^ — тектрофоретическим методом [5].
ЭМ представляет собой смешанный полифунк-иональный электролит, в макромолекуле которого здержатся нейтральные и ионогенные функциональ-э1е группы, в том числе и карбоксильные с эф-ективным значением константы ионизации послед-ях рК 4,9 [6]. В условиях винной среды диссо-иация карбоксильных групп определяет отрицатель-ый заряд макромолекул пигмента либо их отдельных зеньев, что подтверждается данными электрофоре-1ческих исследований. Однако величина и знак 1ектрокинетического потенциала | существенно ависят от концентрации ионов винограда и катионов еталла.
Из рис. 1 видно, что наивысший отрицательный потенциал наблюдается у исходных растворов М при pH 6, по мере увеличения концентрации эдородных ионов происходит закономерное сниже-яе по абсолютной величине электрокинетического этенциала вплоть до нулевого значения при pH 2. Ъскольку используемый в работе виноградный бе-эк (кривая 2) представляет собой амфотерный элиэлектролит с эффективным значением изометрической точки р1 4,6, то достигаемая на тыте максимальная степень его осаждения в об-асти 2,0 < pH ^ 4,6, когда белок заряжен поло-
жительно, может свидетельствовать о реализации ионно-электростатического взаимодействия между 'ним и ЭМ, так как при разноименных зарядах на любых расстояниях, соответствующих перекрытию двойного электрического слоя, возникают силы притяжения, вызывающие слипание частиц — гетерокоагуляцию или взаимную коагуляцию.
Рис. 2
Исследовайие влияния ионной силы на электро-кинетический потенциал растворов ЭМ путем введения в них различных электролитов (№1МОз — кривая 1, Са(ЫОз)г — 2, А1[Ы03)2 — 3) показало, что с увеличением содержания электролита в зависимости от природы катиона происходит не только снижение величины ^-потенциала, но и перезарядка ассоциатов ЭМ. Значения ^-потенциала после перезарядки могут возрастать до величин, превышающих по абсолютной величине первоначальные его значения в Н-форме. Это можно объяснить тем, что поливалентный катион при взаимодействии с одновалентным карбоксилат-анионом не всегда может вследствие стерического фактора реализовать все остальные свои валентности, что и приводит к изменению знака электрокинетического потенциала на положительный. Вследствие взаимодействия ионов с активными ионогенными группами макромолекул ЭМ понижается отрицательный заряд отдельных звеньев, что уменьшает энергию их отталкивания и обусловливает наряду с непосредственным взаимодействием активных групп образование через ионы компактных ассоцйатных комплексов в виде пространственной сетки, ячейки которой могут быть заполнены раствором низко- и высокомолекулярных соединений. Такой механизм характерен для полиэлектролитов [7]. Заряд частицы зависит от того, какого знака ионы преобладают внутри и на ее внешнем контуре. Положительные заряды поливалентных катионов, находящихся внутри агрегата ЭМ и частично вне его, нейтрализуют суммарный заряд диссоциированных ионогенных групп. При большей степени насыщенности, увеличивающейся с ростом концентрации и диффузии во внутриассо-циатную жидкость, катионы изменяют суммарный заряд частицы на обратный. Частица в этом^слу-чае будет нести положительный 3|аряд. Перезаряженные частицы ЭМ, естественно, обладают повышенной способностью адсорбироваться отрица^ тельно заряженными поверхностями.
Приведенные данные свидетельствуют, что при рассмотрении механизма осветления и стабилизации вин необходимо учитывать химические реак-
ции коагулирующего полиэлектролита с ионами, содержащимися в дисперсной среде, поскольку это может способствовать выявлению ряда специфических закономерностей коагуляции, включая случаи взаимной коагуляции золей с одноименно заряженными частицами. Действительно, учитывая полидисперсность пигмента, неоднородность макромолекул ЭМ в отношении распределения у них карбоксильных групп, можно полагать, что в присутствии обычно встречающихся в винах концентраций поливалентных металлов коагуляционные структуры пигмента будут содержать наряду с отрицательно заряженными и положительно заряженные участки поверхности. Эти участки возникают в кислой среде вследствие нескомпенсированности избыточного заряда, по-видимому, в основном ионов Са+2, так как железо в вине присутствует преимущественно в виде отрицательно заряженных комплексов с оксикислотами и танином. Такое объяснение согласуется с экспериментально подтвержденными нами данными как по способности ЭМ одновременно удалять из вина положительно заряженные белки и отрицательно заряженные полисахариды, так и по увеличению стойкости обработанных вин к кристаллическим помутнениями [2]. Способность ЭМ взаимодействовать с разноименно заряженными коллоидными частицами вина, по всей видимости, объясняет и другие чисто технологические эффекты: отсутствие переоклейки, практически одинаковый осветляющий эффект при самостоятельном использовании пигментд и при его совместном внесении с желатином — положительно заряженном при pH вин коллоиде.
Таблица
Молярное отношение эм/ белок Степень осаждения, %, при концентрации белка, мг/дм3
50 100 200
0,1 10 10 15
0,2 25 20 25
0,4 35 40 45
0,5 50 50 55
0,8 60 60 65
1,0 75 : ■ 70 70
1,2 80 80 80
1,5 85 90 90
1,7 95 95 95
2,0 100 100 100
2,5 100 100 100
4,0 100 100 100
. Неоднородность макромолекул ЭМ в отношении распределения отрицательного заряда подтверждается данными по изучению влияния молярного состава реакционной смеси на степень осаждения белка и пигмента. Как следует из таблицы, степень осаждения белка возрастает с увеличением исходного соотношения ¿Ш/белок в области изученных концентраций альбумина. Однако, если в области низких соотношений (0,1+0,5), когда по отношению к ЭМ белок находится в избытке, степень его осаждения практически пропорциональна количеству добавляемого ЭМ, то в области бо^ее высоких соотношений (0,6 + 4,0) степень осаждения белка возрастает гораздо медленней, достигая предельного значения (100% при соотношении ЭМ/ белок=2,0). 2+4-кратный избыток ЭМ не влияет на степень осаждения белка, что свидетельствует
о нерастворимости образующихся комплексов и обязательном их удалении при оклейках сусла и вина пигментом.
Анализ состава выпадающих в осадок комп-
лексов белка с ЭМ показал, что если при очень низких, стремящихся к 0, исходных концентрациях растворимого белка между реагирующими компонентами наблюдается эквимолярное соотношение, то по мере увеличения содержания белка в супернатанте молярное отношение ЭМ/белок в осадке практически неограниченно возрастает. По этой причине проведение ступенчатых обработок для удаления белка из вина нецелесообразно.
При добавлении ЭМ к раствору белка наблюдалось образование крупных хлопьевидных агрегатов, оседание которых под действием силы тяжести происходило с большой скоростью и приводило к быстрому осветлению жидкости.
0,8 ■
0,6-оу 0,1-
3,0 3,2 3,Ь 3,6 1/т/о3, К-*
Рис. 3
Исследование температурной (5—60° С) зависимости начальной скорости Уо взаимодействия ЭМ с белком показало (рис. 3), что реакция осуществляется в две, различающиеся как по скорости, так и энергии активации стадии: первая, проходящая быстро, дает промежуточные соединения, вторая, протекающая несколько медленнее, обеспечивает образование конечных продуктов. Расчет энергии активации по наклону прямых, построенных в аррениусовских координатах, дает значения 5,02 и 38,10 кДж/моль, что соответствует энергиям активации Ван-дер-Ваадьсовых взаимодействий в первом случае и образования ионной и (или) водородной связи — во втором случае.
Объяснение всех описанных эффектов взаимодействия ЭМ с белком позволяет представить механизм осветления и стабилизации вин пигментом следующим образом. В вине, вследствие меньшей растворимости ЭМ, чем в воде, и неоднородности в размещении ионогенных и недиссоциированных функциональных групп, возникают поперечные структуры, обусловленные взаимодействием через катионы многовалентных металлов и за счет межмоле-кулярных водородных связей. Поверхности надмолекулярных образований ЭМ содержат области с локальными значениями ^-потенциала, отличающимися как по абсолютной величине, так зачастую и по знаку от суммарного значения ^-потенциала всей частицы. Это приводит к реализации как неспецифического ионноэлектростатического взаимодействия пигмента, соответственно, с противоположно и одинаково заряженными мутеобразующими коллоидными компонентами вин. Однако в любом случае адсорбция мутящих частиц происходит в дискретных адсорбционно-активных участках поверхности надмолекулярных образований ЭМ, что приводит к образованию отдельных, не связанных между собой агрегатов, способных укрупняться в еще более крупные «мостиковые» агрегаты и седименти-ровать. Способность к дальнейшему агрегированию зависит от заряда и размера отдельного агрегата, что, например, в случае взаимодействия пигмента с белком определяется молярным соотношением реагентов в реакционной смеси. При избытке глобулярного белка обеспечивается образование отдельных
агрегатов с низкой величиной суммарного заряда, что 5лагоприятствует их легкой дальнейшей агрегации
i быстрому осаждению.
В определенном соответствии с выводами, сле-(уемыми из рассмотренного механизма, находятся ;анные об осветляющей способности пигмента. Сак показали производственные испытания, прове-.енные на сусле-самотеке из винограда сорта Али-оте в количестве 1000 дал, в процессе обработки номеланином сумма коллоидов снижается на 60%, елков — 85%, полисахаридов — 65%, липидов — '5%, фенольных веществ—15%, кальция — 60%.
В случае ЭМ рассмотренный механизм имеет, о-видимому, универсальное значение, поскольку еализуется не только при осветлении сусел и вин, о и соков, как яблочный и виноградный.
ВЫВОДЫ
1. Предложенный и обоснованный механизм спе-.ифического и неспецифического ионноэлектростати-еского взаимодействия эномеланинового пигмента
белками учитывает pH среды, катионный состав лектролита, природу активных центров поверхности эрбента и объясняет одновременное удаление при светлении сусла и вина как положительно, так
отрицательно заряженных мутеобразующих кол-оидных компонентов.
2. Применение ЭМ для обработки производствен-
ных партий вин обеспечивает стабильность не только к коллоидным, но и кристаллическим помутнениям, т. е. процесс осветления носит комплексный характер и соответствует предложенному механизму.
ЛИТЕРАТУРА
1. Жеребин Ю. Л., Макан С. Ю. Исследование содержания и роли эномеланинов в винах//Виноде-лие и виноградарство СССР. —1982.— № 8.— С. 52.
2. М и н д а д з е Р. К., Венгер Л. А., Бакланова Л. .В., Жеребин Ю. Л. Осветление сусла и повышение коллоидной стабильности вин эномела-нином//Виноделие и виноградарство СССР.— 1983.— № 6,— С. 53.
3. Щукин Е. Д., Перцов А. В., Амелина Е. А. Коллоидная химия.— М.: МГУ, 1982.— С. 236.
4. Zorikoshi М., G о ш у о Т. Precipitation of Protein in the Presence of Melanoidin//Agr. Biol. Chem.— 1976.-40(8).— P. 1531.
5. Практикум по коллоидной химии и электронной микро-скопии/Под ред. Воюцкого С. С., Панич Р. М.— М.: Химия, 1974.— С. 98.
6. Жеребин Ю. Л., Богатский А. В. Определение функциональных групп эномеланина методами классической и разностной полярографии//Ж. общ. химии,—1981.—51.—'№ 12,—С. 2767.
7. Лиштван И. И., Круглицкий Н. Н., Трети н н и к В. Ю. Физико-химическая механика гуми-новых веществ.— Минск: Наука и техника, 1976—
• С. 263.
Кафедра аналитической химии Поступила 03.05.90
