Считают, что потенциальным источником пентоз в вине являются глюкопротеины, полисахариды, пектины, аминосахара, пигменты винограда и экстрактивные вещества древесины бочки.
Исследования Е. Пауля (1967) показали, что в процессе брожения сусла эти соединения подвергаются гидролизу, в результате чего пентозаны появляются в свободном состоянии и поддаются хроматографированию.
Большое биологическое значение имеют d-дезоксирибозы и d- рибоза, которые входят в состав нуклеиновых кислот как биологически активные вещества.
Содержание пентоз в красных кахетинских винах больше, чем в винах европейского типа. Объясняется это тем, что красные и кахетинские вина выдерживают на мезге, вследствие чего происходит экстракция пентоз из твердых частей ягод, гребня и кожицы, которые содержат значительное количество пентоз. Кроме того, при таком способе приготовления вина происходит гидролиз пентозанов и вино обогащается пентозами.
Пентозы обладают всеми характерными реакциями моносахаридов. Они восстанавливают фелингову жидкость. Поэтому при определении сахаров по методу Бертрана пентозы обусловливают завышенные результаты. С фенилгидразином пентозы образуют озазоны, при восстановлении дают пятиатомные спирты (ксилит и арабит), дрожжи не способны их сбраживать, этим пентозы и отличаются от гексоз.
При нагревании с минеральными кислотами пентозы теряют 3 молекулы воды и образуют фурфурол, что характерно для них.
За последнее время благодаря применению различных методов хроматографии глубоко изучен химический состав винограда и вина.
При этом, помимо глюкозы и фруктозы, идентифицированы еще сахароза, рафиноза, стахиоза, галактоза, рамноза, ксилоза, арабиноза, мальтоза, лактоза, d-глицеро-d-маннооктулоза, манногептулоза, альтрогептулоза, а также маннан и глюкан. Источником последних могут служить винные дрожжи при их автолизе, между собой 1,4-эфирными связями.
Пектиновые вещества
Это высокомолекулярные углеводные соединения. В состав пектиновых веществ входит более 200 до некоторой степени метоксилированных остатков галактуроновой кислоты, которые соединены между собой 1,4-эфирными связями:
В пектиновые вещества кроме d-галактуроновой кислоты входят еще d-галактоза, d-ксилоза, d-рамноза и Z-арабиноза. В некоторых пектинах содержатся d-глюкоза и l-фукоза.
До настоящего времени нет четкой классификации пектиновых веществ. Согласно физико-химическим свойствам они разделяются на ряд фракций. В пектиновые вещества входят протопектин, растворимый пектин, пектиновая и пектовая кислоты и их соли — пектаты.
Протопектин нерастворим в воде. Он входит в состав первичных клеточных стенок. Но после обработки органическими кислотами или под действием протопектиназы переходит в растворимый пектин.
Протопектиназа не была выделена в чистом виде и до сих пор не включена в классификацию ферментов.
В протопектин входят полигалактуроновые кислоты, которые связаны с крахмалом, целлюлозой и арабаном. Химическая природа протопектина полностью еще не изучена, поскольку он не выделен из растений в нативном состоянии.
Пектин представляет собой растворимые пектиновые кислоты. Он содержится во всех частях растительных клеток, особенно много его в клеточном соке. Пектин легко извлекается водой. В твердом состоянии в зависимости от степени его очистки был выделен из растений в виде порошка от белого до серо-коричневого цвета. Пектин — гидрофильный коллоид с отрицательным зарядом. Согласно данным О. Т. Хачидзе, полученным в 1955 г., молекулярная масса пектина колеблется от 5350 до 6500D, другие считают, что его молекулярная масса гораздо выше и достигает 2000001). На желеобразующую способность пектина влияет молекулярная его масса, а также метоксильное число. Пектиновые растворы обладают высокой вязкостью, вследствие чего при повышенном содержании его в виноградном соке обработка затрудняется, в связи с чем большое значение имеет обработка сока или сусла пектолитическими ферментами.
Изучением механизма действия пектолитических ферментов занимались многие исследователи. Мы подробно остановимся на содержании пектиновых веществ в ягодах и изменениях в процессе переработки винограда, брожения сусла, а также при применении пектолитических ферментов в виноделии для увеличения выхода сусла.
Первые исследования по изучению пектолитических ферментов были проведены в 1935 г. В. Крюссом, затем Е. Пейно, А. А. Мартаковым, Л. Ф. Моисеенко, X. С. Абдуразаковой. Более подробные сведения приводит Н. А. Мехузла (1968).
Среди пектолитических ферментов главную роль играют пектинэстераза и эндополигалактуроназа. При гидролизе пектина под действием пектинэстеразы выделяется метанол, увеличение содержания которого нежелательно. Содержащиеся в сусле пектиновые кислоты тормозят действие пектинэстеразы. Фенольные соединения также ингибируют действие пектолитических ферментов.
В начале созревания винограда пектиновые вещества из твердых частей ягоды частично переходят в сок. При технической зрелости содержание их в соке колеблется от 1 до 2 г /л (О. Т. Хачидзе, 1955). Виноградный сок, полученный из недозрелого винограда, не содержит пектиновых веществ.
Исследованиями М. А. Амерайна и В. Крюсса, проведенными в 1963 г., показано, как изменяется содержание пектиновых веществ при переработке винограда. В процессе прессования количество пектина в зависимости от фракции сусла увеличивается. Так, в сусле первой фракции количество пектиновых веществ составляет 0,05%, во второй 0,06%, а в третьей 0,2%. Следовательно, сусло последних фракций содержит больше пектиновых веществ, чем сусло первой и второй фракции. Поскольку пектин является гидрофильным коллоидом с отрицательным зарядом, то сусло и полученное из него вино плохо осветляются.
Работы, проведенные в 1963 г. Л. Уссельо-Томассом и С. Тарантола, показали, что в процессе переработки винограда пектин претерпевает глубокие изменения, особенно в процессе брожения. В винограде содержится пектинметилэстераза, которая приводит к деметоксилизации пектиновых кислот, в результате чего сусло обогащается метанолом. В винограде также содержится, полигалактуроназа, но она менее активна. Под действием пектолитических ферментов, содержащихся в самих ягодах винограда, пектин: начинает распадаться и количество его уменьшается.
При спиртовом брожении происходят дальнейший распад пектина под действием ферментов дрожжей, среди которых имеются и пектолитические. В дрожжах была найдена полигалактуроназа. В связи с этим в вине пектина остается очень мало, а в выдержанных винах обнаруживается в следах. Если в исходном сусле пектина содержится от 0,59 до 0,75 мг/л, то после брожения и формирования вина его остается примерно в 10 раз меньше.
Активность пектолитических ферментов в винограде гораздо меньше, чем плесневых грибов Aspergillus niger, Aspergillus awamory, Aspergillus orysae, Botrytis cinerea и других, из которых в настоящее время получают пектолитические ферментные препараты. При использовании этих препаратов для гидролиза пектиновых веществ в гидролизатах были обнаружены, помимо мономеров d-галактуроновой кислоты, еще арабиноза, ксилоза, галактоза, рамноза и другие моносахариды.
За последнее время С. Оуг и Н. Берг [141] испытали два пектинрасщепляющих ферментных препарата при переработке белого и красного винограда для получения белых, розовых и красных вин. Различия между действием этих двух ферментных препаратов обнаружено не было. Выход сока из белого винограда в среднем составляет 7,1%, а из красного винограда около 6,7%. Сусло из винограда, обработанного ферментными препаратами, фильтровалось лучше и легче осветлялось, содержало сухих веществ до 17%, в контроле до 11%.
Качество опытного вина мало отличалось от контрольного. Известно, что пектиновые вещества не оказывают влияния на качество вина, но продукты превращения пектиновых веществ, в частности образуемый из них фурфурол, может изменить вкус и букет вина и особенно коньяка.
Пектиновые вещества являются основным источником фурфурола в вине. Образование фурфурола из пектиновых веществ протекает по следующей схеме:
По данным Е. Н. Датунашвили [26], вина, приготовленные из винограда, обработанного пектолитическими ферментами, более экстрактивны и обладают более хорошим вкусом.
Более глубоко были изучены высокомолекулярные соединения сусла и вина итальянскими учеными Тарантола и Уссельо-Томассом (1963). Они установили, что в сусле и вине присутствуют четыре группы веществ, которые различаются между собой электрофоретической способностью. Пектиновые вещества и белки имеют высокую подвижность, а декстрины и пентозаны — низкую. Пользуясь этим свойством, они разделили пектиновые вещества и пентозаны и показали, что эти соединения между собой химически не связаны. Известно, что мякоть и кожица винограда богаты пектином и бедны пентозанами и галактанами. В мякоти ягоды винограда содержится до 40% растворимых коллоидов, а в кожице и семенах около 30%. Коллоиды мякоти состоят в основном из пектинов, арабана и галактана, 50% коллоидов мякоти и кожицы и 25% коллоидов семян состоят из пектинов, 5% коллоидов мякоти и 10% коллоидов кожицы приходятся на арабан, а содержание галактанов с гемицеллюлозой не превышает 15%.
Общее количество коллоидов в вине составляет 300 мг/л. В сусле их примерно в 2 раза больше, чем в вине [59]. При брожении сусла и выдержке вина количество коллоидных веществ уменьшается, главным образом за счет исчезновения групп с высокой электрофоретической подвижностью, т. е. пектинов и белков.
Л. Н. Нечаев (1951) определял количество коллоидов в вине осаждением их спиртом и эфиром. Он нашел в винах коллоидов от 3,6 до 9,7 г/л, в соках значительно больше. Н. А. Мехузла считает, что к коллоидам вина относятся протеины, нуклеиновые кислоты, полисахариды, растворимые фенольные полимеры, которые влияют на качество вина (цвет, прозрачность, вкус и аромат), его фильтрацию и стабильность [59].
