Одновременно с углеводами под действием ферментов дрожжей подвергаются изменению и азотистые вещества виноградного сока.
Дезаминирование аминокислот с образованием соответствующих α-кетокислот было впервые установлено Нейбауером. Реакцию окисления l-d-изомеров аминокислот оксидазами аминокислот (флавопротеинами) можно выразить следующей схемой:
При действии этих оксидаз от молекулы аминокислоты отнимаются два атома водорода и при взаимодействии с молекулярным кислородом образуется перекись водорода, как это показано ниже:
Образовавшаяся перекись водорода катализирует окисление α-кетокислоты с образованием соответствующей карбоновой кислоты и СO2 по схеме
При наличии в этой системе каталазы возникающая при окислении аминокислот перекись водорода также способна окислять этанол.
Эта реакция является типичным примером пероксидазных реакций, катализируемых каталазой.
* Флавинадениндинуклеотид.
Дегидрогеназа глютаминовой кислоты дегидрирует l-глутаминовую кислоту по схеме
Предполагают, что в качестве промежуточного продукта образуется иминокислота, как это имеет место при окислении аминокислот оксидазами (флавопротеинами).
Глутаматдегидрогеназа специфична в отношении l-глутаминовой кислоты, глутамина, аспарагиновой кислоты и γ-метилглутаминовой кислоты.
Дрожжи содержат также аланиндегидрогеназу, которая дегидрирует аланин в присутствии НАД по схеме
Известно, что при декарбоксилирования аминокислот образуются амины, но этот процесс может протекать так, что могут возникнуть и новые аминокислоты. Так, например, при декарбоксилировании α-карбоксильной группы образуется β-аланин:
При декарбоксилировании l-аспарагиновой кислоты в β-карбоксильной группе образуется l-аланин:
Дрожжи также способны дегидрировать аспарагиновую кислоту в щавелевоуксусную, которая гидрируется в яблочную кислоту, а последняя дегидратируется в фумаровую и таким образом по циклу дикарбоксильных кислот приводит к образованию янтарной и уксусной кислот.
При декарбоксилирования некоторых аминокислот образуются амины, а при дезаминировании и декарбоксилировании возникают спирты.
Из ароматических и гетероциклических аминокислот образуются следующие соединения: из фенилаланина — β-фенилэтанол, β-фенилэтиламин, фенилпировиноградная кислота; из тирозина — n-оксифенилэтанол (тиразол) и 3,4-диоксифенилэтиламин; из гистидина — β-имидазол, гистамин; из триптофана — триптофол, β-индол, пировиноградная кислота и триптамин.
Возможен и другой путь превращения аминокислоты: дезаминирование без последующего декарбоксилирования. В этом случае из лейцина образуется α-кетокапроновая кислота, из валина — α-кетоизовалериановая, а из аланина — пировиноградная кислота. Кетокислоты декарбоксилируются в альдегиды.
Таким образом, в результате действия ферментативных систем дрожжей из аминокислот возникает ряд веществ: высшие спирты, органические кислоты, альдегиды, амины и другие соединения.
Нами совместно с Η. М. Сисакяном, И. А. Егоровым и Н. Г. Саришвили (1963) проведены исследования превращений аминокислот винными дрожжами. Показано, что из глицина винные дрожжи способны синтезировать около двенадцати аминокислот, т. е. добавление одной аминокислоты приводит к своеобразным процессам обмена веществ у винных дрожжей, в результате чего в среде накапливается определенный набор аминокислот, гораздо более богатый по составу, чем состав аминокислот в контрольном опыте (без добавления аминокислоты). В этой работе впервые было установлено, что винные дрожжи из фениланина и тирозина образуют β- и n-фенилэтиловый спирт, играющий важную роль в образовании букета вина.
Видимо, биосинтез аминокислот происходит вначале по глиоксалатному циклу. Из глицина образуется глиоксалевая кислота, которая конденсируется с ацетил-КоА и образует яблочную кислоту. Последняя дегидрируется в щавелевоуксусную, которая конденсируется с ацетил-КоА по циклу трикарбоксильных кислот. Это позволяет объяснить образование аланина, серина, фенилаланина, аспарагиновой, глутаминовой и других аминокислот.
Дикарбоксильные кислоты (пировиноградная, щавелевоуксусная и α-кетоглутаровая) в свою очередь могут вступить в реакцию переаминирования с другими аминокислотами и образовать новые аминокислоты.
Таким образом, путем переаминирования происходит образование аланина, аспарагиновой и глутаминовой кислот из соответствующих кетокислот.
Дрожжи для роста и размножения не нуждаются в полном наборе аминокислот. Они способны синтезировать из неполноценных аминокислот полноценные. Так, из глицина в начале синтезируется аланин, а из него образуется валин.
С. Ямада наблюдал синтез дрожжами изолейцина, лейцина из α-амино-н-масляной кислоты или из треонина.
Дрожжи способны синтезировать целый ряд незаменимых аминокислот из неполноценных аминокислот.
Глицин, цистеин и глютаминовая кислота участвуют в образовании глютатиона. Этот трипептид играет большую роль в окислительно-восстановительных процессах при созревании и старении вина, является сильным восстановителем и очень легко подвергается окислению. Он может существовать в восстановленной и окисленной форме, в виде дисульфида, широко распространен в природе, впервые выделен из дрожжей Ф. Гопкинсом еще в 1921 г.
В дисульфиде глютатиона окисляется сульфгидрильная группа SH, при этом выделившийся водород восстанавливает окисленные ароматобразующие вещества, вкус и букет вина улучшаются. Аналогичную роль играет и цистеин.
Таким образом, в процессе брожения виноградного сусла, а также при выдержке молодого вина на дрожжевой гуще происходят превращения аминокислот и накапливаются различные вещества. Возникающие при этом ароматобразующие соединения оказывают определенное влияние на вкус и букет вина.
