После выхода в свет первого издания монографии «Биохимия виноделия» прошло более 10 лет. За это время появилось много работ по биохимии виноделия как в Советском Союзе, так и за рубежом.
Разработаны новые методы технологии вина и выдержки ординарных и марочных виноматериалов, появились современные способы производства сухих малоокисленных вин, а также десертных и крепких, широко применяются непрерывные способы брожения сусла и способы ускорения созревания вин.
В связи с этим в отличие от первого издания книга коренным образом переработана, в ней обобщены новейшие биохимические исследования.
Книга состоит из двух частей. В первой части приводятся новейшие исследования в области образования, роли и превращений углеводов, органических кислот, ферментов и других веществ винограда. Подробно представлен химический состав эфирных масел винограда, особенно терпеноидов, от которых зависит аромат винограда и вина. Впервые приводятся данные о содержании терпеноидов и липидов в винограде.
Во второй части книги рассматриваются процессы при ферментации и переработке винограда, обосновывается возможность их регулирования для получения качественного сусла. Глубоко излагается химизм алкогольного брожения, образование вторичных и побочных продуктов. Впервые освещается биосинтез и метаболизм карбонильных соединений, а также рассматривается влияние отдельных видов и рас дрожжей на образование веществ, положительно влияющих на качество вина.
Особенно большое внимание уделяется современному механизму окислительно-восстановительных процессов при технологии вина. Впервые описана роль супероксида (О2) в окислительно-восстановительных реакциях, а также в образовании перекиси водорода. Монография завершается рассмотрением химической природы веществ, обусловливающих букет и вкус вина.
Кроме того, в книгу включены материалы, характеризующие липиды винограда, их биосинтез и метаболизм в процессе приготовления, вина, показано также влияние различных видов и рас дрожжей на образование букетобразующих веществ, приведена современная теория окислительно-восстановительных процессов и химическая природа веществ, обусловливающих вкус и букет вина.
В нашей стране за последнее время достигнуты большие успехи в улучшении качества ординарных и марочных вин, шампанского и коньяков.
Еще большего внимания требует производство красных столовых вин из винограда сортов Саперави и Каберне, а также красных игристых, обладающих р-витаминной активностью, благодаря повышенному содержанию в них фенольных соединений, в том числе и антоцианов. Эти вина характеризуются высокой биологической ценностью, и их следует выпускать в больших количествах.
Задача биохимии заключается в том, чтобы дать производству такие рекомендации по специфической обработке винограда и регулированию ферментативных процессов, которые бы позволили получить готовый продукт высокого качества и повышенной пищевой ценности.
Биохимия вина изучает сущность ферментативных процессов, происходящих при изготовлении вина. Знание сущности этих процессов позволит рационализировать технологию. Основываясь на биохимических реакциях, можно регулировать технологические процессы получения разных типов вин. Так, при быстром отделении сусла от мезги и сульфитации можно получить легкие столовые вина и шампанские виноматериалы. При выдержке сусла на мезге и брожении с мезгой получают кахетинские вина. При недображивании сусла путем спиртования получают десертные и крепкие вина. При вторичном брожении виноматериалов на специальных расах дрожжей получают шампанское и херес.
Таким образом, зная сущность биохимических реакций, протекающих в процессе формирования и образования вина, и умея управлять ими, можно получить высококачественные вина.
Очень важным является организация контроля за ходом технологических процессов, качеством сырья и готовой продукции. Этот контроль можно осуществить при использовании современных физико-химических методов анализа.
За последние 20 лет методами газожидкостной хроматографии и масс-спектроскопии идентифицировано большое число компонентов в винограде и вине.
В процессе спиртового брожения некоторые из этих веществ претерпевают изменения и превращения, в результате чего возникают новые вещества.
Основоположники технической биохимии А. И. Опарин и Η. М. Сисакян дали начало развитию биохимии виноделия в нашей стране. Под их руководством проводились систематические исследования винограда и продуктов его переработки. Вскрыты многие закономерности ферментативных процессов, протекающих во время брожения, выдержки вин, шампанского и коньяка.
Исследования А. И. Опарина и Η. М. Сисакяна дали основное направление развитию в области биохимических основ виноделия и привлекли к этим работам многих исследователей.
Существенный вклад в развитие технологии и химии вина внесли советские ученые М. А. Ховренко, В. Е. Таиров, А. М. Фролов-Багреев, Η. Н. Простосердов, М. А. Герасимов, Г. Г. Агабальянц, А. А. Егоров, А. С. Вечер, С. В. Дурмишидзе, Η. Ф. Саенко, Π. Н. Унгурян, Л. М. Джанполадян, И. А. Егоров, Е. Л. Мнджоян, Л. Н. Нечаев, Н. Г. Саришвили и др.
Разработанные ими положения легли в основу технологии изготовления вин различных типов. Π. Н. Унгурян и А. Е. Орешкина разработали способ получения малоокисленных вин путем регулирования окислительно-восстановительных процессов.
Исследования А. М. Фролова-Багреева, Г. Г. Агабальянца, А. А. Мержаниана, С. А. Брусиловского позволили создать прогрессивный метод непрерывной шампанизации. В развитии непрерывного способа производства в потоке важное значение имело внедрение биологического метода обескислороживания вина, предложенного А. К. Родопуло.
В настоящее время этот метод усовершенствовал Н. Г. Саришвили.
В работах М. А. Ховренко, А. М. Фролова-Багреева, Η. Ф. Саенко удалось вскрыть биологическую природу хересной пленки, которая, как оказалось, представляет собой пленкообразующие сахаромицеты, а не микодерму.
Выделение чистой культуры хересных дрожжей и изучение физиологических и биохимических процессов позволили М. А. Герасимову и Η. Ф. Саенко разработать и внедрить технологию получения хереса резервуарным методом. За последнее время А. А. Мартаковым разработан и внедрен в производство глубинный метод хересования вина в потоке.
Крупным достижением в теории и практике виноделия для стабилизации вина и улучшения его качества стали исследования М. А. Герасимова и 3. Н. Кишковского которые показали роль термического воздействия (тепла и холода) на вино. Разработаны режимы обработки вина холодом и теплом, а также приемы и методы термического воздействия, которые имеют большое практическое значение и широко применяются как в нашей стране, так и за рубежом.
В чем же состоит сущность биохимических процессов, которые обусловливают улучшение вкуса и аромата вина? Эти процессы очень сложны. К ним относятся: ферментативные процессы, приводящие к образованию спиртов, простых и сложных высокомолекулярных эфиров, лактонов, фуранонов и терпеноидов при действии ферментов винограда и дрожжей, а также при выдержке вина.
Переработка винограда и вина в анаэробных условиях позволяет получать неокисленные белые сухие и шампанские виноматериалы брожением сусла в непрерывном потоке. Внесение ферментных препаратов в ходе вторичного брожения, полученных из дрожжей с применением холода под высоким давлением, ускоряет синтез ароматобразующих веществ, обеспечивающих улучшение качества шампанского.
Усиление окислительных процессов при получении кахетинских вин, мадеры, портвейна и хереса ускоряет сахароаминные реакции, что способствует увеличению количества альдегидов, ацеталей, лактонов и фуранонов, благоприятно влияющих на качество этих вин.
Ухудшают качество вин окислительные процессы, приводящие к окислению фенольных соединений с образованием хинонов. Хиноны являются катализаторами в дегидрировании аскорбиновой, диоксифумаровой и других оксикислот, а также спиртов, терпеноидных соединений и др. Образующиеся окислы этих соединений приводят к ухудшению качества сухих и мускатных вин. Реакция конденсации пировнноградной кислоты с активным уксусным альдегидом и образование ацетомолочной кислоты приводит к появлению в аэробных условиях ацетоина и диацетила. Последний ухудшает качество сухих и игристых вин. При анаэробных условиях из ацетомолочной кислоты образуются изобутанол и валин, которые не так вредны для вина, как диацетил.
Процесс окислительного дезаминирования аминокислот, протекающий при аэробиозе, также оказывает вредное влияние на качество вина. Аналогичное действие оказывает и окислительное декарбоксилирование аминокислот. С другой стороны, восстановительные процессы, протекающие при дезаминировании и декарбоксилирования, способствуют улучшению качества вина.
Таким образом, регулирование окислительно-восстановительных процессов в ходе изготовления вин имеет первостепенное значение для виноделия.
Часть I
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВИНОГРАДА, СУСЛА И ВИНА
В ягодах винограда содержатся сахара, главным образом глюкоза и фруктоза, ферменты, витамины, микроэлементы, органические кислоты, азотистые, дубильные и другие весьма важные для здоровья человека вещества. С производственной точки зрения виноград используют для приготовления вин различных типов.
Изучение химического состава виноградного сока издавна привлекало внимание многих исследователей.
За последнее время в связи с развитием техники газожидкостной хроматографии, масс-спектроскопии, ядерно-магнитного резонанса, а также изотопных методов исследования был проведен ряд работ по изучению химического состава виноградного сока и вина. В винограде было найдено более 400 компонентов и еще больше в вине. Более глубоко изучен состав эфирных масел, органических кислот, фенольных соединений, углеводов, азотистых веществ, витаминов и других, обусловливающих качество винограда и вина.
Рассмотрим состав этих соединений, а также их значение в биохимии технологических процессов при производстве вин различных типов.
