Понятие о потенциале окисления-восстановления
Различают определение потенциала Ен такой среды, как вино, определение нормального потенциала (Е0) вещества, составляющего окислительно-восстановительную систему, или редокс-систему, определение предельного потенциала, достигаемого средой, которая выдерживается без доступа воздуха, определение потенциала, измеряемого электрометрически или колориметрически, определение и расчет гН, соответствие между потенциалом и гН, их применение, роль и значение понятия редокс-потенциала в энологии.
рН определяет равновесие в данный момент между кислотами и основаниями. Потенциал, который иногда выражают через гН, определяет равновесие в данный момент между окислителями и восстановителями.
Окислительно-восстановительный потенциал, или редокс-потенциал, является, как и рН, величиной физико-химической, показателем, значение которого зависит от химических величин, природы, концентрации и состояния присутствующих редокс-систем. Его основное значение заключается в том, что он, как и рН, характеризует среду общей величиной, позволяющей следить за явлениями в вине и за изменениями этого показателя в зависимости от состава среды и явлений, которые в ней происходят, не учитывая природу и концентрацию всех присутствующих компонентов, определяющих этот потенциал. рН и Ен являются общими величинами, которые легко определяются, они зависят от некоторых компонентов вина, очень трудных для идентификации и для количественного определения; определяют важные связи и превращения и, наконец, некоторые состояния вина.
Как выражают степень кислотности или щелочности среды через ее рН, точно так же выражают степень окисления или восстановления по потенциалу среды, т. е. по потенциалу, который принимает по отношению к среде платиновый электрод, погруженный в эту среду. Точно так же, как классифицируют кислоты и основания соответственно их силе, выражаемой константой диссоциации (рК кислоты, которое есть не что иное, как рН, соответствующий полунейтрализации), классифицируют и окислители, и восстановители соответственно их силе, выражаемой их нормальным потенциалом, Е0, т. е. потенциалом, для которого системы наполовину окислены или наполовину восстановлены.
Таким образом, понятие потенциала позволяет численно выразить, с одной стороны, степень окисления или восстановления среды, с другой — силу окислителя или восстановителя. Понятие потенциала позволяет определить, в каких соотношениях данная редокс-система, присутствующая в среде, находится в окисленном и восстановленном состоянии; достаточно сравнить нормальный потенциал этой системы с потенциалом среды. Можно расположить различные окислители или восстановители по оси ординат соответственно их окислительно-восстановительному потенциалу: вещество является окисляющим по отношению к тем, которые обладают меньшим нормальным потенциалом, и, наоборот, чем ниже нормальный потенциал вещества, тем легче оно окисляется и тем труднее восстанавливается из своей окисленной формы.
Присутствие редокс-систем в среде определяет в ней некоторый редокс-потенциал, который зависит от природы этих систем, их массы, степени окисления или восстановления. В клетке некоторые системы обладают регулирующим действием, буферным эффектом, который обеспечивает уровень и постоянство потенциала. Это, в частности, системы, состоящие из аскорбиновой кислоты, цистеина, а также система янтарная кислота — фумаровая кислота. Они имеют прямое отношение к среде, которая бродит и включает дрожжи или бактерии. С другой стороны, вино также содержит окислительно-восстановительные системы, обладающие буферным эффектом.
Пользуясь редокс-потенциалом, можно предвидеть возможные реакции в клетке или в любой другой среде, в частности при брожении и в цепи реакции окисления и восстановления, которые при этом протекают.
Присутствие кислорода изменяет самоокисляемые системы или окисляемые непосредственно молекулярным кислородом и электрохимически активными веществами и таким путем повышает потенциал. Эти системы состоят из катионов железа и меди, а также аскорбиновой кислоты, диоксималеиновой кислоты, редуктонов, которые действуют только в присутствии тяжелых катионов или же антоцианов (или ортодифенолов, таких, как дельфинидин).
Следовательно, чем больше вино подвергается проветриванию, тем больше у него проявляется повышенный редокс-потенциал. И наоборот, когда оно находится в условиях, исключающих доступ воздуха, потенциал постепенно уменьшается до определенного значения, которое называют предельным потенциалом. Потенциал платинового электрода, погруженного в вино, находится в прямой зависимости от степени проветренности этого вина. Этот потенциал в аэрированных винах обычно находится в пределах между 350 и 500 мВ в винах, находящихся без доступа воздуха, между 100 и 150 мВ, например, в винах, разлитых в бутылки несколько месяцев или несколько лет тому назад. Когда вино, не проветривавшееся в течение длительного времени, насыщают кислородом путем взбалтывания или перемешивания с доступом воздуха, его потенциал быстро возрастает; вино больше не обесцвечивает метиленовый синий.
Знание потенциала вина, его изменений, помогает устанавливать и определять условия насыщения этого вина кислородом; другими словами, явления, происходящие в вине, могут зависеть от содержания растворенного кислорода и от потенциала, который зависит от растворения кислорода и состава окислительно-восстановительных систем.
