Это красящие вещества ягод, плодов и цветочных лепестков, а также листьев некоторых растений. Первые исследования по изучению химического строения антоцианов были проведены Р. Вилыптеттером, П. Каррером и В. Робинсоном.
Антоцианы широко распространены в растительном мире. Основными представителями их являются следующие агликоны: цианидол, дельфинидол, петунидол, мальвинидол и пеларгонидол. Ниже приведена структурная формула дельфинидола.
В винограде, в зависимости от его рода и вида, было найдено от семи до семнадцати веществ, являющихся моно- и дигликозидами, а также — ряд веществ в виде ацилированных гетерозидов, которые соединены с ароматическими кислотами, такими как, например, n-оксибензойная, n-оксикоричная, n-кумаровая.
В гликозидах антоцианидинов остаток сахара присоединяется в случаях моногликозидов к углеродному атому в положении 3, а в случае дигликозидов — в положении 5. Из сахаров, входящих в молекулу антоцианов, главным образом встречается глюкоза, реже рамноза, арабиноза и галактоза.
Красящие вещества ягод винограда находятся как в свободном состоянии — это, так называемые антоцианидины, так и в связанном с сахарами в виде гликозидов — это антоцианы. Антоцианы содержат в гетероциклическом кольце четырехвалентный кислород (оксоний) и благодаря этому легко образуют соли, например хлориды.
Цвет антоцианов зависит от природы металла, который входит в их комплекс. С железом антоцианы дают синюю, с молибденом фиолетовую, с никелем белую, с кальцием пурпурную окраску. Цвет антоцианов также зависит от pH среды, в зависимости от которого появляется окраска, образуемая псевдооснованиями. Так, например, при подкислении антоцианы окрашиваются в красный цвет, а при подщелачивании приобретают голубоватый, а в сильно щелочной среде зеленоватый цвет. Это явление имеет важное значение в виноделии. Образование псевдооснования обусловливает интенсивность окраски красных вин в зависимости от их pH.
Антоцианы в основном распределены в кожице винограда. Они, находятся в третьем или четвертом слое гиподермы, а в мякоти под гиподермой. Внутри клеток антоцианы концентрируются в вакуолях в виде гранул. Цитоплазма и стенки клеток их не содержат. Но когда клетка погибает, то в результате диффузии окрашивается вся ткань [105].
Известно, что при сульфитации красных вин интенсивность их окраски уменьшается. Объясняется это тем, что антоцианы способны образовывать псевдооснования. Это явление обратимо. Так, если к обесцвеченному вину добавить уксусный альдегид, то оно вновь приобретает окраску. Известно, что сернистая кислота связывается с уксусным альдегидом и образует альдегидсернистую кислоту.
П. Риберо-Гайон [155] показал, что под влиянием сернистой кислоты в антоцианах происходят следующие структурные молекулярные изменения:
При действии SO2 трехуглеродистый фрагмент С размыкается и SO2 присоединяется ко второму и третьему углероду, образует дисульфосоединение, в результате чего и происходит обесцвечивание среды.
Дигликозиды проявляют большую стойкость к обесцвечиванию, чем моногликозиды, но дигликозиды склонны к покоричневению, вызываемому окислением. Мальвидол, пеонидол более устойчивы, а дельфинидол менее устойчив к окислению. Присутствие танина защищает антоцианы от разрушения под действием ультрафиолетовых лучей, n-бензохинон способствует обесцвечиванию антоцианов.
В последнее время из белого винограда сорта Мюллер-Тургау методом жидкостной хроматографии было выделено до 300 мг/л процианидинов. На сефадексе LH-20 были разделены фракции процианидинов, состоящие из смеси двух стереоизомерных форм, — тримеров (триэпикатехин и катехин-эпикатехин), галлокатехина и катехингаллата [129].
Биосинтетический путь антоцианов и флавонолов протекает вначале одинаково. С помощью меченого С14 фенилаланина показано, что это соединение включается как в антоцианы, так в лейкоантоцианы и флавонолы. В отличие от других флавоноидов образование антоцианов происходит на свету. Но существует и другое мнение, что антоцианы синтезируются только в темноте, а при действии света происходит их распад. По мнению других исследователей, в темноте образуются лейкоантоцианы, которые при освещении переходят в антоцианы. Согласно данным С. В. Дурмишидзе [29], антоцианы синтезируются как на свету, так и в темноте, но на свету их образуется в 2 раза больше. Интенсивность освещения листьев винограда влияет на скорость образования антоцианов.
Биологическая роль антоцианов еще мало изучена. Одни считают, что они служат защитой от ультрафиолетового излучения, другие связывают появление антоцианов с заболеванием растений, третьи полагают, что они обусловливают иммунитет растений. Было высказано предположение, что антоцианы играют определенную роль в холодостойкости растений.
Антоцианы винограда и вина. По данным П. Риберо-Гайона (1964), в зависимости от вида и рода виноградной лозы было найдено от шести до семнадцати антоцианов, являющихся моногликозидами, дигликозидами и гетерозидами. Согласно его исследованиям дигликозиды антоцианов никогда не встречаются в ягодах европейских сортов винограда вида Vitis vinifera, содержатся только в гибридах вида Vitis riparia и Vitis rupestris. Исследуя европейские сорта, культивируемые во Франции, он не смог обнаружить в них антоциановые дигликозиды.
Основываясь на этом, П. Риберо-Гайон хроматографическим методом исследовал вина, приготовленные из винограда европейских сортов (как не содержащие дигликозидов), и вина, приготовленные из гибридного винограда (как содержащие дигликозиды).
Некоторые исследователи подтвердили данные П. Риберо-Гайона и также установили, что в европейских сортах винограда, произрастающих не только во Франции, но и в других странах, не содержатся дигликозиды.
С. В. Дурмишидзе, А. Н. Сапромадзе (1960) показали, что в винограде некоторых европейских сортов (Алеатико, Морастель, Португизер, Оберлен и др.), произрастающих в Грузии, содержатся дигликозиды антоцианов. С. В. Дурмишидзе и его сотрудники методом хроматографии на бумаге изучили состав антоцианов винограда около 100 сортов, культивируемых в Грузии в разных экологических условиях. Эти исследования показали, что в кожице винограда в большинстве случаев содержатся моногликозиды дельфинидола, петунитола, пеониодола и мальвинидола, который преобладает. В некоторых сортах также были найдены дигликозиды петунидола и мальвинидола. Так, в сорте Асуретули Шави содержится до 17% дигликозидов петунидола и мальвинидола, в сортах Саперави и Каберне Совиньон урожая 1961 г.— 6,6%, а винограде 1962 г. отсутствуют. Наименьшее количество этих дигликозидов было найдено в винограде сорта Алеатико — всего 2%.
С. В. Дурмишидзе с сотрудниками (1960) исследовал также состав антоцианов в кожице винограда. На основании полученных данных он пришел к заключению, что между европейскими сортами винограда и гибридами, произрастающими в Грузии, нет резкого различия в содержании антоцианов.
Л. Дибнер и М. Бурцо установили, что дигликозиды в гибридных сортах винограда локализированы в кожице, вследствие чего при переработке винограда по белому способу в винах невозможно обнаружить дигликозиды.
Установлено, что динамика накопления фенольных соединений, в частности антоцианов, в период созревания винограда происходит медленно, а при перезревании наблюдается уменьшение их количества. Накопление антоцианов по мере созревания винограда протекает параллельно с накоплением сахаров и продолжается в течение двух недель, а затем начинает уменьшаться.
По данным П. Риберо-Гайона [156], в период формирования ягод и в начале созревания винограда первым появляется цианидол, затем происходит его метоксилирование с образованием пеонидола. Из цианидола образуется дельфинидол, а из него путем метоксилирования получается петунидол и мальвинидол.
В количественном отношении антоцианы в ягодах красных сортов винограда распределяются следующим образом: мальвинидол- 3-моноглюкозид 49,8%, пеонидол-3-моноглюкозид 36,9%, циани- дол-3-моноглюкозид 8,75%, петунидол-3-моноглюкозид 4,05%. Найдены также коффенилмальвидол-3-гликозид, n-кумароил-мальвидол-3-глюкозид. Недавно был найден в красных сортах винограда моногликозид пеларгодин [158]. Некоторые авторы считают, что в винограде содержится система энзимов, которая способна разлагать антоцианы. При этом разложение осуществляется только в присутствии пирокатехина. Исходя из этого, Р. Каррено и Р. Диаз (1969) предположили, что речь идет о связанной системе энзимов. Оптимальное значение pH при разложении антоцианов винограда сорта Каберне Совиньон лежит при 5,2—5,4. Как показали исследования В. Сегаля (1969), энзиматическому окислению способствует полифенолоксидаза, которая в присутствии пирокатехина энергично расщепляет антоцианы.
По нашему мнению о-дифенолоксидаза окисляет пирокатехин с образованием о-хинонов, которые усиливают окислительные процессы, приводящие к разрушению антоцианов.
Г. Г. Валуйко и А. И. Иванютина (1967) изучали ингибирующее действие антоцианов (как гликозидов, так и агликонов) на жизнедеятельность винных дрожжей и установили, что наиболее активным действием обладает пеонидин как моноглюкозид, так и его агликон. Мальвинидин, петунидин и дельфинидин, по данным этих авторов, менее активны.
