Стабилизация виноградных вин - Полисахаридные помутнения вин

Полисахариды — это типичные высокомолекулярные углеводсодержащие биополимеры, являющиеся продуктами поликонденсации моносахаров, связанные между собой гликозидными связями и образующие линейные и разветвленные цепи.
Исследованиями В. И. Зинченко (1978) установлено, что общее содержание полисахаридов и их различных фракций в ягодах винограда вида VitisviniferaL. в период технической зрелости обусловлено сортовыми особенностями и экологическими условиями произрастания.
При общем содержании полисахаридов от 21 до 23 г/кг доля водорастворимых полисахаридов составляет 3—4 г/кг, полиуронидов 2—3 г/кг; гемицеллюлозы около 8 г/кг и целлюлозы 10—12 г на 1 кг ягод. При этом кожица, составляющая всего 3—4% массы ягоды, наиболее богата водорастворимыми полисахаридами (от 0,8 до 2 г/кг). Довольно значительное количество этих полисахаридов содержится в семенах (10—11 г/кг), в мякоти их до 1 г/л. Следовательно, твердые ткани ягоды (кожица и семена) являются потенциальными источниками увеличения содержания водорастворимых полисахаридов в сусле и вине.
Установлено, что молекулярная масса водорастворимых полисахаридов кожицы 16 000—48 000, мякоти 16 500— 68 000, семян 12 800—113 900, т. е. в полисахаридах семян содержатся углеводные полимеры с наиболее высокой молекулярной массой.
В составе водорастворимых полисахаридов преобладают разветвленные углеводные биополимеры: арабиногалактан (60— 80%), глюкоманнан (10—20%), маннан (до 10%) и глюкан (до 2%).
Гемицеллюлозы содержат в основном арабиногалактан, глюкоманнан, глюкан, ксилан и незначительное количество галактуроновой кислоты (1—4%). В составе целлюлозы основным полисахаридом является глюкан (70—85%). В соке винограда находится до 30% водорастворимых полисахаридов от общего их содержания в ягоде.
Изменение рН способствует растворению полисахаридов, находящихся в твердых частях ягоды. Полисахариды сока и твердых частей ягоды построены из тех же сахаров, что и полисахариды структурных элементов ягоды.
Водорастворимые полисахариды виноградной ягоды представлены арабиногалактаном и маннаном (с молекулярной массой соответственно от 7760 до 12300 и 46200), арабиноглюканом, галактоуронаном, галактоглюкоманнаном и глюканом.
При дроблении винограда в жидкую фазу мезги поступают водорастворимые полисахариды. Количество их и отдельных их фракций в сусле-самотеке и прессовом сусле зависит от сорта винограда, степени его зрелости, технологических приемов и режимов обработки мезги и процесса суслоотделения.
В процессе технологической переработки в сусло поступает от 1,8 до 2,7 г/л.  Содержание полисахаридов в прессовом сусле, полученном при допрессовывании мезги, в 2—4 раза выше, чем в сусле-самотеке. Для прессового сусла характерно содержание полисахаридов с более высокой молекулярной массой (83600), чем в сусле-самотеке (68970).
Обогащение полисахаридами прессовых фракций сусла приводит к тому, что создаются неблагоприятные условия для его осветления и возникают предпосылки коллоидных помутнений.
Настаивание мезги при 40—45 °С в течение 12—36 ч приводит к увеличению содержания полисахаридов в сусле от 3,3 до 12,3 г/л. Столь заметное увеличение связано с гидролизом гемицеллюлоз разрушенной ягоды до водорастворимых фракций полисахаридов.
Во время осветления сусла при отстаивании дополнительным источником поступления полисахаридов и низкомолекулярных углеводов в сусло являются взвеси. Чем выше их содержание, тем больше полисахаридов поступает в сусло.
В отличие от полисахаридов винограда полисахариды вина изучены в меньшей степени. Известно, что в процессе приготовления вина многие компоненты винограда, перешедшие в сусло, подвергаются существенным изменениям. Это относится и к полисахаридам.
Способ приготовления вина оказывает существенное влияние на содержание пектиновых веществ и водорастворимых полисахаридов в сусле и готовом вине. При производстве вин по красному способу содержание пектиновых веществ и водорастворимых полисахаридов выше, чем при производстве по белому.
Содержание полисахаридов в молодом виноматериале зависит от их исходного количества в сусле, температуры брожения, используемой расы чистой культуры дрожжей и длительности выдержки на дрожжевом осадке. Повышенное количество полисахаридов накапливается в случае брожения сусла при температуре 15—20°С на пылевидных расах дрожжей вида S. oviformis и последующей выдержки на дрожжевом осадке в течение 1 мес.
Повышение содержания полисахаридов во время выдержки на дрожжевом осадке происходит в основном за счет поступления в виноматериал маннана и частично глюкана.
При брожении содержание высокомолекулярных полисахаридов в молодом виноматериале увеличивается.  Полисахаридный комплекс белых и красных столовых вин представлен полисахаридами винограда и полисахаридами дрожжевого и бактериального происхождения. В составе белого и красного столового вина содержатся различные углеводные полимеры с молекулярной массой от 7200 до 60 000 и от 15 500 до 92 000 соответственно.
Более высокая молекулярная масса полисахаридов красного столового вина свидетельствует о преобладании в их составе полисахаридов винограда. При этом во время брожения сусла, осветления и выдержки молодых виноматериалов на дрожжах происходит их обогащение маннаном и в незначительном количестве глюканом. Молекулярная масса маннана белого столового вина 53 000.
Полисахариды крепленых вин представлены полисахаридами винограда с молекулярной массой 58 000—114 000.
Содержание водорастворимых полисахаридов в молодых виноматериалах составляет: для белых столовых вин от 0,2 до 0,8 г/л, для красных столовых — от 1,2 до 2,4 г/л, для крепленых — от 0,2 до 2,8 г/л.
От общего количества веществ вина, обладающих коллоидными свойствами и влияющих на его стабильность, полисахариды составляют 70—80%.
Пектиновые вещества участвуют в формировании коллоидных помутнений. При помутнении крепленых вин об этом свидетельствует присутствие свободных уроновых кислот в составе гидролизатов экстрактов мути. Отрицательная роль пектиновых веществ в стабилизации вин против помутнений состоит еще и в том, что они, образуя растворы повышенной вязкости, затрудняют осветление молодых виноматериалов, проведение оклеек и фильтрацию.
Трудности в осветлении и фильтрации молодых виноматериалов, полученных из подгнившего винограда, возникают в связи с присутствием в них β-глюкана, появляющегося в ягодах при развитии гриба Botrytiscinerea.
Установлено, что полисахариды вина являются одним из основных источников коллоидных помутнений как молодых ординарных, так и выдержанных марочных вин типа портвейна белого. При этом устойчивость их к коллоидным помутнениям зависит не от содержания полисахаридов в вине в момент его розлива в бутылки, а от общего содержания полисахаридов и фенольных веществ в молодом виноматериале и от наличия отдельных фракций полисахаридов. В формировании коллоидных помутнений вин типа портвейна белого участвует весь его полисахаридный комплекс.   
Помутнение связано с выпадением в осадок таких фракций полисахаридов, как пектиновые вещества (в течение первого года выдержки) галактоглюкоманнана, глюкана, маннана, арабиногалактана и конденсированных фенольных соединений. Возможно также включение в коллоидные помутнения высокомолекулярных комплексов типа полисахарид— полифенол.
Технологические рекомендации по предупреждению и устранению полисахаридных помутнений, предлагаемые и применяемые способы стабилизации вин против полисахаридных помутнений предусматривают два основных направления решения проблемы: во-первых, ферментативный гидролиз углеводных полимеров до легкорастворимых низкомолекулярных фрагментов как на стадии переработки винограда, приготовления виноматериала, так и на стадии его обработки; во-вторых, максимальное (до определенного предела) удаление полисахаридов.
Одним из эффективных методов увеличения выхода сусла, улучшения качества вин и повышения их стабильности является интенсификация технологических процессов на основе ферментативного катализа.
Многочисленные исследования и производственный опыт показывают, что применение ферментных препаратов для обработки мезги способствует гидролизу полисахаридов и повышению стабильности вин.
Виноматериалы, полученные с использованием различных пектолитических ферментных препаратов, значительно легче обрабатываются и имеют повышенную устойчивость к коллоидным помутнениям (Е. Н. Датунашвили, 1974). Виноматериалы, приготовленные с применением цитолитического ферментного препарата гриба Trichotheciumroseum Цитороземина П10Х и профильтрованные через диатомит, в зависимости от типа вина сохраняли кристальную прозрачность без выделения осадка в течение 6—12 мес (В. И. Зинченко, 1975).
Для гидролиза полисахаридов сусла, особенно прессовых его фракций, также весьма эффективна обработка этими ферментными препаратами.
Обработка сусла, полученного из подгнившего винограда, ферментным препаратом Пектофоетидином П10Х совместно с полиоксиэтиленом или препаратом высококонцентрированного диоксида кремния обеспечивает стабильность вин к помутнению в течение 11—12 мес.
Для стабилизации вин против коллоидных помутнений, вызываемых комплексом биополимеров типа полисахарид- белок-полифенол, разработан состав полиферментных смесей (В-глюканаза, в-манназа, полигалактуроназа, кислая протеиназа) и технология обработки столовых и крепленых виноматериалов. При использовании этой четырехзвенной мультиэнзимной композиции значительно снижается содержание биополимеров, заметно сокращается расход стабилизирующих веществ, ускоряется и улучшается процесс осветления и фильтрации виноматериалов. Такая обработка обеспечивает коллоидную стабильность вин в течение одного года.
Виноматериалы, склонные к коллоидным помутнениям (в частности, к полисахаридным), необходимо предварительно обработать пектолитическим ферментным препаратом в сочетании с дальнейшей его обработкой бентонитом, желтой кровяной солью (при необходимости), желатином и полиоксиэтиленом.
Ферментативная обработка столовых виноматериалов с дальнейшей комплексной обработкой бентонитом и желатином с введением 5-нитрофурилакриловой кислоты и сочетание оклейки с обработкой холодом позволяют придать винам стабильную прозрачность, в том числе и к полисахаридным помутнениям.
Являясь гидрофильными коллоидами, полисахариды могут выполнять роль защитных коллоидов, предохраняя вина от коллоидных помутнений.
Хорошие результаты в повышении стабильности вин получаются с применением гуммиарабика и камедей. Повышение стабильности достигается при введении в осветленные вина препарата виноградного и яблочного пектина.
В последнее время широко используются различные стабилизирующие средства для частичного удаления полисахаридов. При обработке виноматериалов бентонитом происходит избирательная адсорбция полисахаридов. Характер ее зависит как от свойств бентонита, так и от сорта винограда, из которого приготовлен виноматериал, его типа, режима и способа обработки.
При обработке виноматериалов желтой кровяной солью содержание полисахаридов уменьшается на 10—35% и зависит прежде всего от их исходной концентрации.
Наибольшее количество высокомолекулярных фракций полисахаридов удаляется при обработке желатином, затем бентонитом и, наконец, желтой кровяной солью.
При комплексной обработке виноматериалов бентонитом, желатином и желтой кровяной солью количество полисахаридов снижается от 10 до 30%. Следовательно, дополнительного удаления полисахаридов по сравнению с обработкой ЖКС не происходит.
При фильтрации необработанных виноматериалов уменьшение содержания полисахаридов (от 1 до 20%) зависит от их концентрации в исходном виноматериале и от марки фильтр-картона. Чем выше содержание полисахаридов в виноматериале, тем в большей степени они удаляются при фильтрации. При использовании фильтр-картона марок КФ и К7 (фирмы “Зейц”) удаляется практически одинаковое количество полисахаридов (5 — 19%), тогда как при использовании фильтр-картона марки Г их удаляется в 5 раз меньше.
В ИВиВ “Магарач” разработана поточная технология обработки виноматериалов коллоидным раствором диоксида кремния для их стабилизации против коллоидных помутнений в т. ч. полисахаридных. Для обработки используются препараты диоксида кремния “Стабилизатор пищевых напитков” марок АК-ЗО и АК-50.
При обработке виноматериалов глубина удаления и скорость взаимодействия диоксида кремния (SiO2) с высокомолекулярными веществами зависит от дозы препарата и их содержания в обрабатываемом продукте. Основное количество высокомолекулярных веществ удаляется в течение 30 с, и процесс завершается к 60 с активного контактирования. В результате удаляется белков от 65 до 75%, полисахаридов — от 20 до 35% и фенольных веществ от 10 до 20%. Однако несмотря на проявление стабилизирующего действия осветления виноматериалов не наблюдается.
Поэтому обработку виноматериалов препаратом АК следует проводить совместно с желатином или ПВП. Органами здравоохранения установлены следующие допустимые дозы: АК — до 1,0 г/л, желатина — до 0,5 г/л, поливинилпирролидона — до 0,5 г/л. Оптимальные дозы устанавливаются для каждой партии виноматериалов путем пробных лабораторных обработок. Обработка АК совместно с ПВП рекомендуется только для ординарных виноматериалов с повышенным содержанием фенольных веществ, а также в случае их побурения или проявления в них оксидазного касса.
При необходимости комплексной обработки виноматериалов при их склонности к нескольким видам помутнений дозы других осветляющих и стабилизирующих материалов устанавливаются пробными обработками. Виноматериалы, которые довольно склонны к белковым помутнениям при рН среды выше 3,2, следует обрабатывать препаратами АКЗО или АК-50 в комбинации с бентонитом и желатином. Это обусловлено тем, что бентонит в условиях рН среды от 3 до 4 имеет более высокое электростатическое взаимодействие с белком вина, чем коллоидный кремнезем. При этом дозы бентонита низкие — до 0,5 г/л.
В некоторых партиях виноматериалов, особенно столовых, наряду с белками с положительным знаком заряда могут присутствовать отдельные фракции белков с отрицательным знаком. Кроме того, в виноматериалах некоторых типов (портвейна, мадеры и др.), особенно при использовании прессовых фракций сусла при их производстве, возможно присутствие и отрицательно заряженных коллоидов высокомолекулярных веществ, например, полифенолов полиуронидов или их комплексов. Для таких виноматериалов рекомендуется комбинированная обработка препаратами диоксида кремния отрицательным (АК-30 и АК-50) положительным зарядом (АК-50 А), но совместно с желатином.