Химический состав винограда, сусла и вина - Азотистые вещества винограда

Глава 2
АЗОТИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА
Азотистые вещества винограда состоят из органических и минеральных форм азота. К первым относятся белки, аминокислоты, полипептиды, амины, амиды и другие азотистые вещества, ко вторым — нитраты, нитриты органических оснований и аммиачных солей. В винограде и в вине преобладает органическая форма азотистых веществ. Основная доля из них приходится на аминокислоты и полипептиды, что составляет от 38 до 78% от общего азота. Остальные формы органического азота составляют 8—13%. На долю минеральной формы азота приходится всего от 5 до 15%.

Аминокислоты

Аминокислотой называют жирную кислоту, в которой водород в α-положении заменен аминной группой ΝΗ2:

Природных аминокислот, которые входят в состав белков, известно не больше 22. Они выделены в кристаллической форме, имеют l-конфигурацию. Природные аминокислоты горькие или безвкусные.
Виноградная лоза и все высшие растения способны ассимилировать аминокислоты и белки. По представлению А. Н. Баха [6], нитраты восстанавливаются в аммиак согласно схеме

Под действием специфического фермента в результате ферментативного восстановления нитраты вступают в реакцию с кетокислотами. Реакция взаимодействия аммиака с кетокислотами протекает в две стадии: вначале образуется вода и иминокислота, которая затем посредством никотинамидадениндинуклеотида (HAD-H2) восстанавливается в аминокислоту по схеме

В. Л. Кретович [51] показал, что в растительном организме интенсивно протекают реакции переаминирования между глутаминовой кислотой и кетокислотами.
Главный путь образования аминокислот лежит через ферментативное превращение углеводов по следующей схеме:

Существуют и другие пути образования аминокислот в растениях. Это ферментативное превращение одной аминокислоты в другую. Из глютаминовой кислоты образуются аргинин, орнитин, пролин. Путем декарбоксилирования она дает γ-аминомасляную кислоту. Пролин окисляется в оксипролин. Аспарагиновая кислота может превратиться в серин, треонин, метионин и др.
Биосинтез аминокислот в органах виноградной лозы впервые в 1960 г. был показан С. В. Дурмишидзе и О. Т. Хачидзе. Исследования этих авторов доказали, что в начале сокодвижения в растении усиливается ферментативный гликолиз углеводов и создаются условия для биосинтеза аминокислот. В пасоке виноградной лозы были идентифицированы все аминокислоты, которые встречаются в виноградном соке и корнях. На основании того что состав аминокислот как в корнях, так и в пасоке одинаковый, С. В. Дурмишидзе пришел к заключению, что биосинтез аминокислот осуществляется в корнях.
Первые определения по изучению азотистых веществ в виноградном соке были проведены в 1942 г. К. Хеннигом. Он показал, что количество общего азота составляет около 1075 мг/л, белкового 40 мг/л, содержание аминокислот и пептидов превышает содержание других форм азота.
Исследования французских энологов Е. Пейно, С. Лафон-Лафуркарда и Г. Гимберто показали, что в процессе созревания ягод винограда количество общего азота увеличивается, а аммиачного уменьшается, содержание отдельных аминокислот нарастает и особенно много накапливается пролина.
Болгарские исследователи Л. И. Деков и И. Б. Бенчев в соке винограда методом хроматографии на бумаге обнаружили цистин, аспарагиновую и глутаминовую кислоты, аланин, аргинин, серин, гликокол, а также пептиды.
Нарастание количества аминокислот в процессе созревания винограда сорта Рислинг впервые показал в 1963 г. Ф. Драверт. В ранний период созревания, когда кислотность очень высокая, в ягодах мало аминокислот. В процессе созревания винограда наблюдается уменьшение титруемой кислотности и увеличение количества аминокислот.
Ф. Драверт показал, что в начале созревания в заметном количестве в ягодах винограда накапливаются аргинин, серин, аланин, глютаминовая и аспарагиновая кислоты. Видима, эти кислоты участвуют в образовании других метаболитов и аминокислот. Так, например, аспарагиновая и глютаминовая кислоты участвуют в переаминировании аминокислот с кетокислотами. Аланин, дезаминируясь, превращается в пировиноградную кислоту, которая занимает центральное место в метаболизме углеводов, жиров и белков. Из аспарагиновой кислоты образуются серин, треонин и метионин, а из глютаминовой кислоты — орнитин, цитруллин, аргинин. В ягодах винограда в наибольшем количестве содержатся пролин, аргинин, аспарагиновая и глютаминовая кислоты.
В процессе созревания винограда в нем появляются глицин, валин, метионин, лейцин, изолейцин, а также циклические аминокислоты — пролин, тирозин и фенилаланин.
Ф. Драверт также установил, что в процессе созревания винограда планомерного увеличения аминокислот не наблюдается. В начале созревания (до 5 сентября) содержание аминокислот увеличивается до 2619,9 мг/л, к 12 сентября — уменьшается до 2277,8 мг/л, а затем опять резко увеличивается до 3464,1 мг/л. Такое явление можно объяснить тем, что в этот период происходит энергичное расходование аминокислот на биосинтез белков. Это хорошо согласуется с данными Η. М. Сисакяна, И. А. Егорова, Б. Л. Африкян (1948), которые считают, что белковый азот в ягодах винограда появляется в начале созревания винограда.
Согласно данным О. Т. Хачидзе [91], в грузинских сортах винограда содержится следующее количество аминокислот: в Ркацители 1296 мг/л, в Мцване 1138,4, в Саперави 1519,3 и в Каберне 1438,5 мг/л.
Содержание аминокислот в винограде сорта Рислинг в опытах Ф. Драверта почти в 3 раза больше, чем в грузинском сорте Ркацители. Видимо, Ф. Драверт определял аминокислоты вместе с пептидами.
В табл. 1 приведено содержание аминокислот в сусле подданным исследователей разных стран.
Из табл. 1 видно, что сорта винограда, произрастающего в разных странах, значительно различаются между собой содержанием аминокислот. Большинство аминокислот встречается во всех сортах. Количество пролина превалирует над содержанием других аминокислот. Однако, И. Кэстор не смог обнаружить его в калифорнийском винограде.

Таблица 1
СОДЕРЖАНИЕ АМИНОКИСЛОТ (В МГ/Л) В СУСЛЕ ВИНОГРАДА КРАСНЫХ И БЕЛЫХ СОРТОВ ПО ДАННЫМ РАЗНЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ

После пролина в разных сортах винограда встречается значительное количество аргинина, аспарагиновой и глутаминовой кислот. Цйстин, глицин, триптофан и некоторые другие аминокислоты содержатся в незначительном количестве.
Колебания в содержании аминокислот можно объяснить различными климатическими условиями произрастания, а также сортом винограда и способом приготовления сока. Некоторые сорта винограда — Каберне, Саперави, Совиньон, Мальбек — имеют повышенное содержание азотистых веществ, другие — Мерло, Семильон — бедны ими. Сок, полученный самотеком, содержит меньше аминокислот, чем сок, полученный под давлением.
Аминокислотный состав виноградного сока меняется в зависимости от внесения отдельных элементов удобрений. По мнению Д. Н. Прянишникова, улучшение минерального питания является не только средством повышения урожайности, но влияет на химический состав растений. Среди факторов внешней среды, действующих на размер и качество урожая винограда, первое место принадлежит условиям почвенного питания.
По данным А. С. Арутинова, Л. М. Джанполадяна, А. М. Самвеляна, А. Л. Хачатуряна, с помощью химического состава удобрения можно регулировать питание виноградной лозы и получить виноград, соответствующий определенному типу вина. Применение азотистых удобрений приводит к увеличению содержания аминокислот в ягодах, что полезно при производстве десертных вин и нежелательно при приготовлении сухих, столовых и шампанских виноматериалов.
Исследования Д. М. Гаджиева показали, что аминокислотный состав винограда меняется в зависимости от его сорта, почвы, удобрений, микроэлементов почвы, климатических условий, агротехники и других факторов. Так, например, сорт Ркацители резко отличается по аминокислотному составу от сортов винограда Баян ширей и Тавквери. В ягодах винограда сортов Ркацители и Матраса содержится наименьшее количество моноаминокислот и много ароматических и гетероциклических аминокислот (фенилаланин, тирозин, пролин) и совсем нет лейцина, изолейцина, серина и треонина. В таких сортах, как Баян ширей и Тавквери, содержится много моноаминокислот и диаминокислот. Этим, вероятно, можно объяснить лучшее качество вин из винограда сортов Ркацители и Матраса, чем из Баян ширея и Тавквери.