Неферментативные превращения аминокислот при выдержке вин

В. И. НИЛОВ, С. Т. ОГОРОДНИК
Из компонентов, входящих в состав виноградного сусла и вина, наибольшее значение в отношении их влияния на органолептические свойства всегда придавалось сахарам и кислотам, дубильным и красящим веществам, а также эфирным маслам виноградной ягоды. Это естественно, поскольку названные группы веществ обладают явно выраженными и характерными вкусовыми или ароматическими свойствами. Однако, если составить искусственное сочетание указанных компонентов в спирто-водном растворе определенной концентрации, то равноценного с вином органолептического ощущения не получится.
Известно также, что разнообразные натуральные вина, совершенно идентичные по аналитическим показателям, учитывающим указанные компоненты, могут очень сильно различаться по органолептической оценке.
Таким образом, мы неизбежно приходим к выводу, что сахара, кислоты, дубильные, и красящие вещества и эфирные масла в винах являются лишь вкусовым и обонятельным фоном, отражающим природные свойства сорта винограда и оказывающим определенное влияние на качество вина. Фон может быть богатым или бедным, ярким или бесцветным, но на том или ином фоне должны пройти какие-то другие процессы, которые придадут вину окончательную выразительность, специфическую характерность, гармонически сочетающуюся с фоном, обусловленным сортом винограда и условиями его выращивания. Эти процессы и определяют качество и оценку вина.
Несмотря на то, что виноградное вино как продукт известно с глубокой древности и разгадкой веществ и процессов, обусловливающих его качество, занимались крупные ученые и практики, этот вопрос до сих пор нельзя считать окончательно решенным.
В последние годы энологи стали придавать большое значение в отношении влияния на качество вин группе азотистых веществ.
Главными составляющими группы азотистых веществ в винограде и винах являются: 1) протеины и протеиды, которых, как правило, всегда незначительное количество — в среднем азот белков составляет 10—12% от общего азота; 2) пептиды, которых, по-видимому, содержится около 50—80% от общего количества азотистых веществ; 3) аминокислоты в количестве 20—40%. Кроме того, в состав сусел и вин входит аммиак, в небольших количествах пурины и пиримидины, нитраты [23, 29, 31].
По общему признанию, протеины играют в вине лишь отрицательную роль, поскольку они могут обусловливать белковые помутнения. При обработках бентонитом, желтой кровяной солью, теплом протеины почти целиком удаляются из вина, которое при этом не снижает своих качеств.
Протеиды, т. е. сложные белки, к которым относятся и ферменты, могут играть огромную роль в создании качества вин. На это обращают внимание А. Й. Опарин, Η. М. Сисакян, К. Хенниг, а также другие исследователи [1, 3—5, 10, 11, 17, 20]. Однако необходимо признать, что не все ферменты играют в винах положительную роль. Известно, что виноградное сусло содержит активные оксидазы, в частности полифенолоксидазу. При доступе кислорода ею возбуждаются сильные окислительные процессы, кислород жадно поглощается суслом, в результате чего оно буреет, а вкус его ухудшается.
В. В. Ниловым [7] было показано, что обработкой сусла бентонитом можно нацело удалить оксидазы и таким образом предохранить сусло от окисления. На этом основании Д. Милисавльевич [32] рекомендует обработку сусла бентонитом и показывает все преимущества такого варианта технологии.
Роль пептидов в винах в настоящее время может быть признана положительной, за исключением некоторых специфических случаев. Будучи хорошо растворимы, пептиды нс дают помутнений и в этом отношении, по-видимому, безопасны. Обладая аминными группами, при взаимодействии с карбонильными соединениями вина пептиды могут обусловливать появление красивой янтарной окраски в винах некоторых типов, и это весьма существенно для их качества. Наконец, не подлежит никакому сомнению, что пептиды в известной мере придают полноту или, как говорят виноделы, «тело» вину.
В. И. Ниловым и А. А. Налимовой в этом отношении были проведены соответствующие опыты, данные которых пока не опубликовывались.
Суммарная пептидная фракция, полученная при легком гидролизе белка, была добавлена к жидкому, «бестельному» вину, которое сразу повысило дегустационную оценку.
Однако известно, что виноград, выращиваемый на богатых гумусом почвах, дает тяжелые и грубоватые виноматериалы, особенно, когда речь идет о белых столовых или шампанских виноматериалах. Эти происходит за счет избыточного количества пептидов и аминокислот.
Наиболее сильное влияние на качество вин оказывают аминокислоты. Сейчас по этому вопросу в общей его форме нет разногласий. Однако существует полная несогласованность по поводу механизма превращений аминокислот и значения, которое могут иметь продукты их превращений в винах.
Большинство исследователей [18, 19, 21, 22] считают, что в результате брожения аминокислот по Эрлиху образуются высшие спирты. Если в сусле находятся такие аминокислоты, как фенилаланин, то в результате его превращения образуется фенилэтиловый спирт, обладающий запахом розы. Вследствие превращений различных аминокислот должна образоваться гамма высших спиртов, обладающих разнообразными запахами и влияющих на вкус. В результате этерификации эти спирты превращаются в сложные эфиры с присущими им еще более выразительными запахами.
Подобные процессы, происходящие во время брожения, доказанные еще Эрлихом, существуют и в винах. Это подтверждено рядом исследователей и не вызывает никаких сомнений. Так, добавлением в бродящую среду фенилаланина удавалось действительно улучшить букет вина, придав ему цветочное направление. Это особенно интересовало работников, приготовляющих шампанские вина. В ходе шампанизации имеет место вторичное брожение. Если в исходном вине сочетание аминокислот таково, что продукты их превращений улучшают букет, то такой механизм влияния аминокислот представлялся заманчивым.
Отсюда вытекало, что все мероприятия, направленные на обогащение виноматериалов азотистыми веществами и в особенности аминокислотами, должны привести к улучшению качества вина и, в частности, его букета. Были разработаны особые технологические приемы, а именно, приготовление и использование при производстве шампанского автолизатов или автолизатных виноматериалов.
Такая точка зрения, однако, противоречила практическим наблюдениям, утверждавшим, что виноматериалы, полученные с гумусных почв, богаты азотистыми веществами и поэтому всегда тяжелые и грубые. Это противоречило известной американской инструкции, составленной, очевидно, на основании практических наблюдений и прямо указывающей, что нужно стремиться к снижению азотистых веществ в виноматериале [28].
Что касается научных данных, то следует отметить, что в суслах и винах такие аминокислоты, как фенилаланин, встречаются в незначительных количествах и, следовательно, не могут существенно повлиять на букет вина. Очень важными являются также работы [26, 27], показывающие, что по механизму Эрлиха превращается лишь незначительное количество аминокислот, что высшие спирты в главной массе образуются из уксусного альдегида под действием ферментного аппарата живых дрожжей.
Самым убедительным опровержением описываемого механизма влияния аминокислот на качество вин являются работы Е. Пенно и С. Лафон-Лафуркад [33], которые показывают, что какая бы аминокислота ни была предложена дрожжам, они перерабатывают ее таким образом, что получаются в основном изоамиловый, изобутиловый и пропиловый спирты, т. е. обычные спирты сивушного масла, и лишь в небольшой степени желаемые спирты с хорошим запахом.
Аналогичная работа впоследствии была выполнена также А. К. Родопуло, И. А. Егоровым и Н. Г. Саришвили, которые поставляя дрожжам глицин, аланин или аспарагиновую кислоту, обнаруживали высшие спирты с углеродной цепью, более длинной, чем у исходной аминокислоты.
Известно, что сивушные спирты, обладая специфическим и неприятным запахом, не могут служить основой букета вин. Однако находясь в известной пропорции, они, вероятно, могут обогащать букет [24]. Образоваться же они могут лишь в ходе брожения под воздействием ферментных систем живых дрожжей. Возможность их образования в винах, закончивших брожение и отделенных от дрожжей, еще никем не обнаружена, хотя может предполагаться.
Совокупность изложенных сведений позволяет усомниться в главенствующем значении механизма влияния аминокислот на развитие вкуса и букета вин через соответствующие высшие спирты.
Другой механизм влияния аминокислот на качество и типичность вин, впервые предположительно высказанный В. Л. Кретовичем [6] и впоследствии развитый В. И. Ниловым [14], заключается в реакциях дезаминирования аминокислот, протекающего без участия живых дрожжей в присутствии или в отсутствие кислорода. Процесс дезаминирования может протекать, если реагирующим веществом является только аминокислота, и тогда в результате реакции получается альдегид, соответствующий по своему строению исходной аминокислоте, а также углекислота и аммиак. Но может происходить так называемая сахароаминная реакция, или реакция Майяра. В этом случае амино кислота вступает во взаимодействие с сахаром, имеющим карбонильную группу. На различных стадиях дальнейшего превращения продукта этой первичной реакции образуется ряд веществ, из которых наиболее характерными являются альдегиды, фурфурол или оксиметил-фурфурол в зависимости от строения сахара, вступившего во взаимодействие с аминокислотой, и альдегиды, отвечающие по своему строению исходной аминокислоте. Кроме альдегидов, еще образуются углекислота и аммиак пли соответствующее аминокарбонильное соединение. При наличии в вине других карбонильных соединений (кроме сахаров), например полифенольных соединений в хиноидной форме, эта реакция протекает еще более гладко. Течение этих реакций в винах было экспериментально доказано [8, 9, 12].
Продукты реакций—карбонильные соединения оказывают влияние на букет вин и придают характерные оттенки букетам мадеры и токайских вин [8, 15]; образующиеся же одновременно темно окрашенные вещества, так называемые меланоидины, обусловливают весьма характерный оттенок вкуса, а также янтарную окраску вин.
Прямые опыты показали, что возникающие в ходе этих реакции характерные запахи, скорее фруктово-пряного направления, а также характерный вкус и окраска весьма подходят к типам крепленых вин — мадеры, портвейна, токайского, однако совершенно не гармонируют с букетом цветочного направления, характерным для столовых и шампанских вин. Точно также вкус и окраска явно не подходили к легким типам столовых вин и шампанского. Это послужило основанием предостеречь виноделов от излишнего накопления азотистых веществ и аминокислот в виноматериалах, предназначаемых для приготовления столовых вин и шампанского, и рекомендовать их накопление в случае приготовления крепленых вин и особенно мадеры.
Разнообразие оттенков запаха, возникающих в ходе дезаминирования аминокислот без участия микроорганизмов, привело нас к необходимости подробнее изучить эту реакцию на модельных растворах смесей и отдельных аминокислот.
Предварительные опыты показали, что при выдержке водно-спиртовых растворов смесей аминокислот, содержащих глюкозу или танин, в присутствии кислорода воздуха происходит понижение концентрации аминного азота в большей или меньшей степени в зависимости от физико-химических свойств отдельных аминокислот [16]. Окислительная деградация сопровождается появлением запаха, интенсивность и природа которого определяется температурными условиями, концентрацией аминокислот, присутствием сахаров пли танинов и другими факторами. Растворы окрашивались в желто-коричневый цвет.
Поскольку суммарный эффект процесса распада смеси аминокислот не дает четкого представления о роли отдельных компонентов в формировании запаха и окраски растворов, дальнейшие исследования проводили с отдельными аминокислотами.