Продукты, заменяющие сернистый ангидрид

Глава 2. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРОДУКТЫ, ЧАСТИЧНО ЗАМЕНЯЮЩИЕ СЕРНИСТЫЙ АНГИДРИД

Эти продукты не могут полностью заменить сернистый ангидрид, поскольку никакое из известных до настоящего времени веществ не обладает всей совокупностью свойств этого соединения. Фактически речь идет о продуктах, способных усилить эффективность сернистого ангидрида в некоторых ограниченных областях его применения и тем самым уменьшить его дозы для достижения такого же результата. Их называют вспомогательными средствами.
В настоящей главе рассматриваются вопросы применения сорбиновой кислоты для хранения вин, этилпирокарбоната, который разрешено применять в последние годы в ФРГ и США, и аскорбиновой кислоты, обладающей восстанавливающими свойствами, отличающимися от соответствующих качеств сернистого ангидрида.

СОРБИНОВАЯ КИСЛОТА

Сорбиновая кислота введена в практику хранения некоторых продуктов питания лет двадцать тому назад с целью использования противогрибковых свойств ее. В дальнейшем применение ее было разрешено во Франции (1959 г.), ФРГ (1971 г.), а также в Алжире, Бельгии, Болгарии, Испании, Греции, Венгрии, Португалии, Румынии, СССР (Анкета МОВ, 1970 г.). Но она запрещена в Южной Африке, Австрии, Италии, Швейцарии, Тунисе.

Физические и химические свойства

Известны четыре сорбиновые кислоты (2,4-гексадиеновые кислоты), имеющие следующие точки плавления (в °C): транс-транс 134; цис-транс 36; транс-цис 33; цис-цис 82.
Используют только транс-транс: СH₃—СН=СН—СН=СН—СООН (молекулярная масса 112). Эта кислота имеет вид белого кристаллического порошка. Она возгоняется (точка кипения 228°С) и может уноситься водяными парами. Константа летучести сильно разведенной сорбиновой кислоты равна 0,59. Эта кислота находится в дистилляте и увеличивает летучую кислотность, обладает слабым кислым вкусом. Константа диссоциации сорбиновой кислоты близка к константе диссоциации уксусной кислоты— 1,73-10-5, или рК 4,76.
Сорбиновая кислота малорастворима в воде: 1,6 г/л при 20°С, 5 г/л при 50°С, 15 г/л при 80°С. Она растворяется в 96%-ном спирте (112 г/л при 20°С) и в эфире (59 г/л). Сорбаты калия и натрия хорошо растворимы в воде, поэтому маточные растворы для добавления в вино готовят, используя именно такие соли. Сорбат калия содержит 75% сорбиновой кислоты. Можно приготовить растворы, содержащие 200 г/л сорбиновой кислоты, растворяя 270 г сорбата калия. Можно также растворять сорбиновую кислоту в щелочных растворах; 200 г растворяются на холоде в 1 л воды, содержащей 100—105 г едкого кали. Такие маточные растворы следует приготовлять только в момент применения. С течением времени растворы желтеют, больше при высоких pH и на свету. По наблюдениям авторов, это пожелтение не сопровождается потерей активности, но может придать неприятные привкусы.
Из-за малой растворимости кислоты, для того чтобы ввести в вино концентрированный раствор соли, необходимо принимать определенные меры предосторожности. Действительно, при контакте с вином сорбиновая кислота немедленно высвобождается и возникает опасность перехода ее в нерастворимое состояние. Поэтому раствор следует добавлять медленно, пропуская его через густую сетку, и непрерывно перемешивать. Таким путем можно избежать образования кристаллического осадка, который в дальнейшем трудно растворяется.
Сорбиновая кислота не токсична даже в самой малой степени. Она сгорает в организме, как и всякая другая жирная кислота, образуя воду и углекислый газ, как это установили Дёэль и сотрудники.
Полную монографию относительно сорбиновой кислоты (свойства, биология, технология) написал Люк (1970, 1972). Можно также обратиться к соответствующим работам Пейно (1963) и Жольм (1964).

Спектр антимикробиальной активности сорбиновой кислоты

Противодрожжевые свойства сорбиновой кислоты.

Противогрибковое действие сорбиновой кислоты было установлено многими авторами (Номото и сотрудники, 1965). Она подавляет развитие мицелия и образование зародышей спор у плесеней, препятствует размножению дрожжей.
В этом параграфе будут даны в сжатом виде в качестве примера результаты некоторых опытов авторов на виноградном соке и на подслащенных винах.
Сусло, служившее питательной средой, имело сахаристость 200 г/л и pH 3,2. Флаконы со стерильным соком засевали расами основных видов дрожжей, встречающихся в винах. Для каждой расы испытывали дозы сорбиновой кислоты, постепенно возрастающие от 0,2 до 2 г/л. Брожение проводили при 25°С в флаконах, снабженных приспособлениями, обеспечивающими анаэробиоз, после чего каждый флакон взвешивали. Потеря массы соответствовала массе выделившегося углекислого газа. Таким образом, были установлены необходимые дозы (в мг/л) для ингибирования брожения сусла в течение месяца (дозы фунгистатические).

Эти опыты подтверждают большую устойчивость к ингибиторам Sacch. bailii (типичных дрожжей вторичного брожения), устойчивость, которую также наблюдали у этих дрожжей для других противогрибковых продуктов: сернистого ангидрида, актидиона, микостатина, этилпирокарбоната.
Тарантола установил следующие дозы (в мг/л) сорбиновой кислоты, необходимые для предотвращения брожения виноградного сусла, засеянного различными дрожжами:

Рис, 2.1. Влияние сорбиновой кислоты на процесс брожения виноградного сусла под действием Sacch. ellipsoideus при добавлении сорбиновой кислоты (в мг/л) (по данным Тарантола, 1958):
1 — 25; 2— 50; 3— контроль без добавления; 4—100; -5 — 150; 5 — 200; 7 — 250.

На рис. 2.1. кривые выражают влияние постепенно возрастающих доз сорбиновой кислоты на брожение виноградного сусла.
Авторы исследовали также фунгицидное действие сорбиновой кислоты, определяя дозы, которые вызывают остановку брожения. От 0,5 до 5 г сорбиновой кислоты добавляли в тот момент, когда еще оставалось от 40 до 50 г/л несброженного сахара. Для полной остановки брожения требовалось 5 г/л. Меньшие дозы вызывают только замедление и преждевременную остановку. При 0,5 г/л брожение никогда не бывает полным и оставляет несколько граммов сахара. Следовательно, немедленное фунгицидное действие сорбиновой кислоты выражено слабо.
Наконец, авторы исследовали ингибирующие свойства этой кислоты для вин с разной сахаристостью, с содержанием спирта 10% об., не содержащих сернистого ангидрида в свободном состоянии. К этим винам добавляли возрастающие дозы сорбиновой кислоты: 100, 150, 200, 250 и 300 мг/л и засевали различными дрожжами вторичного брожения. Предельные дозы, необходимые для недопущения вторичного брожения вин в течение, по меньшей мере, 30 дней, составляли от 100 до 125 мг/л для Sacch. ellipsoideus и S'mycodes ludwigii и от 150 до 200 мг/л для Sacch. bailii и Sacch. oviformis. Примерно на такие же дозы указывают и другие авторы: Кильхёфер (1960), Уг и Ингээм (1960). По мнению Шандерля (1960), более высокие дозы необходимы только для длительного хранения в отсутствии свободного сернистого ангидрида. Работы последнего времени подтверждают эффективность доз около 200 мг/л (Люк и Ной, 1965; Пастер и Люк, 1970; Люк, 1971; Якоб и Фугляйн, 1972) и недостаточность дозы, равной 100 мг/л (установленной с июля 1973 г. в ФРГ) (Мюллер-Шпет и Лёшер, 1975).
В других опытах авторы определяли активные дозы сорбиновой кислоты в зависимости от содержания спирта и величины обсеменения. Используя сорбиновую кислоту в дозах от 25 до 200 мг/л, увеличивая их каждый раз на 25 мг, искали дозу-порог ингибирования в винах, спиртуозность которых была 10, 11, 12, 13 и 14% об. Вина десульфитируют и хранят в неполных флаконах. В каждой серии осуществляют засев дрожжами Sacch. oviformis популяции по 5000, 50 000 и 500 000 дрожжевых клеток на 1 см³. Противодрожжевая способность сорбиновой кислоты изменяется в зависимости от содержания спирта и количества дрожжей (табл. 2.1).
50 мг свободного сернистого ангидрида в начале опыта намного усиливают ингибирующее действие ее.

Таблица 2.1
Дозы (в мг/л) сорбиновой кислоты, необходимые для консервации подсахаренных вин (лабораторные опыты с Sacch. oviformis)

Данные табл. 2.1 можно использовать на практике. Но вследствие возможного загрязнения, а иногда и локализованных процессов брожения в дрожжевом осадке, где популяции дрожжей достигают значительной плотности, нужно применять сорбиновую кислоту в больших концентрациях, как, например, сернистый ангидрид, дозы которого, применяемые для консервации вин в бочках, всегда выше теоретически рассчитанных антисептических доз. Известны также более устойчивые дрожжи (Ламбион, 1963). Некоторые продукты сорбиновой кислоты имеют более высокую противогрибковую активность и эффективны для более больших пределов pH (Дабмен, 1963; Троллер и Ольсен, 1967).

Таблица 2.2
Противогрибковая активность сорбиновой кислоты (в днях) в зависимости от pH подсахаренного вина с внесением дрожжей

Влияние pH.

Этот показатель оказывает большое влияние на эффективность сорбиновой кислоты, что видно из табл. 2.2, заимствованной из работ Баррета и Бидана (1960). Чем ниже pH, тем выше противодрожжевая активность сорбиновой кислоты и тем соответственно меньше может быть используемая доза. Этот фактор, безусловно, имеет большое значение для обработки вин. Его не всегда учитывают в достаточной мере. При pH выше 3,5 максимальная доза 200 мг/л может оказаться недостаточной.
Многие авторы также исследовали влияние условий кислотности и связывали ингибирующее действие сорбиновой кислоты с недиссоциируемостью ее, как и у сернистой кислоты, у которой антисептической активностью обладает не анион, а недиссоциированная кислота.
Ниже приведены количества недиссоциированной сорбиновой кислоты, рассчитанные для различных pH вин (рК сорбиновой кислоты равно 4,76).

Из результатов опытов, которые провели Баррет и Бидан, видно, что активность сорбиновой кислоты при pH между 3,1 и 3,5 уменьшается наполовину, тогда как содержание недиссоциированной активной кислоты понижается только от 98 до 94%. Величина pH, видимо, не имеет практического значения, поскольку от pH 3,00 до pH 3,80, т. е. предельных значений, встречающихся в винах, количество недиссоциированной сорбиновой кислоты колеблется от 98 до 90%.
Влияние pH на ферментативную и респираторную активность дрожжей Sacch. ellipsoideus (табл. 2.3) измеряли манометром Варбурга.

Из данных табл. 2.3 можно сделать следующие выводы:
1. Ингибирование брожения сорбиновой кислотой бывает только частичным и почти не зависит от величины добавляемых доз. Это наблюдение подтверждает, что сорбиновая кислота мало действует на метаболизм. Она являет ся ингибитором роста, который, впрочем, более активно воздействует на клетки в состоянии покоя, чем в
процессе почкования их.

1. Ингибирование, вызываемое сорбиновой кислотой, практически идентично при трех испытанных pH. Относительные расхождения можно отнести за счет погрешностей опыта.
2. Сорбиновая кислота уменьшает респирацию на 50% при pH 2,8; при pH 3,8 в условиях опыта она практически не изменяется.

В целом можно констатировать определенное соответствие между интенсивностью брожения и содержанием сорбиновой кислоты. Но влияние pH на угнетение брожения (см. табл. 2.3) и на ингибирование роста дрожжей сорбиновой кислотой (см. табл. 2.2) намного превосходит влияние, которое можно было бы объяснить, приписывая фунгицидное действие только недиссоциированной кислоте. Несомненно, существуют, по крайней мере при низких pH, явления проницаемости клеток и проникновения сорбиновой кислоты, в которых участвует активная (истинная) кислотность среды.

Таблица 2,3
Изменение респираторной и ферментативной активности дрожжей (в мм³ газа на 1 г дрожжей в час) под действием сорбиновой кислоты

В соединении с другими консервирующими продуктами сорбиновая кислота проявляет синергизм действия, как это показали Рем и Шталь (1960). Синергический эффект особенно отчетливо наблюдается в среде, содержащей спирт.
В винах сорбиновая кислота проявляет с течением времени фунгицидное действие. Белое сухое несульфитированное вино, содержащее 30 000 живых дрожжевых клеток на 1 см³, насчитывает всего лишь несколько клеток на 1 см³ через месяц после его обработки 200 мг/л сернистого ангидрида (80 мг оставшегося свободного сернистого ангидрида) или только сорбиновой кислотой в дозе 200 мг/л.
Сорбиновая кислота действует также на Candida mycoderma, развивающуюся на поверхности вина с образованием пленки или цвели. Опыты, проводимые с красными винами спиртуозностью 10% об., хранившимися в полных бутылках (в вертикальном положении), показали, что доза сорбиновой кислоты 15 г/гл может обеспечить сохранность вина в течение трех месяцев. Следует применять дозы 20 г/гл, они могут оказаться недостаточными при меньшей спиртуозности или более длительных периодах хранения, или повышенных температурах, или у плохо профильтрованных вин.
Антибактериальные свойства сорбиновой кислоты. Антибактериальные свойства сорбиновой кислоты значительно менее выражены, чем фунгицидные свойства ее, и при внесении активных доз для дрожжей сорбиновая кислота практически не оказывает никакого воздействия на уксуснокислые или молочнокислые бактерии. Нужно применять дозы от 0,6 до 1 г/л, чтобы наблюдать слабое действие. Следовательно, сорбиновая кислота предотвращает вторичное брожение в винах, но не препятствует ни уксусному, ни молочнокислому скисанию, ни другим видам бактерий. Авторы наблюдали, что вплоть до концентрации 0,5 г/л она не мешает также и яблочно-молочному брожению.

Таким образом, сорбиновая кислота оказывает на микроорганизмы вина селективное действие и препятствует росту дрожжей, не подавляя развития бактерий. Влияние ее прямо противоположно влиянию сернистого ангидрида, который способствует развитию дрожжей за счет бактерий. Отсюда следует, что сорбиновую кислоту никогда нельзя применять одну, а всегда в сочетании с сернистым ангидридом. Несоблюдение этого правила может привести к ошибкам в применении сорбиновой кислоты для обработки вина. Было бы неправильным считать, что сорбиновая кислота способствует росту бактерий (начиная с 500 мг/л она угнетает уксуснокислые бактерии), но в антагонизме между дрожжами и бактериями она явно предоставляет свободу действий вторым. Когда сорбиновую кислоту вносят в вино, находящееся в контакте с воздухом и имеющее зародыши микродермы и уксуснокислых бактерий, то наблюдают, что развитие цвели приостанавливается, а уксуснокислые бактерии начинают развиваться быстрее. Образующаяся при этом летучая кислотность возрастает с увеличением содержания сорбиновой кислоты. Следовательно, последняя косвенно способствует возникновению уксусного скисания. Не имея возможности развиваться, дрожжи уступают место уксуснокислым бактериям. В целом сорбиновая кислота искажает естественные явления антагонизма в пользу бактерий. Вина, оставленные без ухода в условиях доступа воздуха на длительное время, портятся. Если в них не происходит вторичного брожения или не образуется цвели, они претерпевают уксусное скисание.
Сорбиновая кислота практически эффективна только в сочетании, с одной стороны, с определенной концентрацией спирта и, с другой, с определенной дозой сернистого ангидрида в свободном состоянии. Сорбиновая кислота является хорошим вспомогательным средством—добавкой к сернистому ангидриду. Она усиливает, но отнюдь не заменяет действие его. Пока что никакой продукт не обладает многообразными положительными качествами сернистого ангидрида.

Стабильность сорбиновой кислоты

Свежие растворы сорбиновой кислоты не имеют запаха, поэтому она не оказывает влияния на аромат вин. При дозе 200 мг/л сорбиновая кислота не изменяет вкусовых характеристик хорошо сохраняемых вин, даже самых тонких, ни сразу после добавления, ни через многие годы выдержки, например, в бутылках. Влияние ее на вкус начинает ощущаться у некоторых вин начиная с 300 мг/л, но становится хорошо различимым только при более высоких дозах (400—500 мг/л). Сорбиновая кислота не усиливает кислого вкуса и не делает вино бестельным, поскольку ее всегда добавляют в виде солей, но она обостряет впечатления терпкости, горечи, вяжущего привкусу, которые чувствуются в послевкусии. Постэль и Драуэрт (1970) пришли к таким же выводам после опытов с немецкими винами. Они рекомендуют не применять доз, превышающих 200 мг/л.
С самого начала использования сорбиновой кислоты предостерегали от возможного развития посторонних запахов и привкусов в винах, обработанных этой кислотой, особенно в красных. В связи с этим требовали даже пересмотреть вопрос о разрешении ее применения. Однако длительный практический опыт показывает, что в нормальных условиях хранения и при правильном использовании сорбиновая кислота не вызывает никаких изменений в эволюции вина и развитии его после розлива в бутылки, В то же время эти наблюдения выдвигают проблему стабильности этой кислоты в винах. Поэтому сначала следует рассмотреть то, что известно о стабильности сорбиновой кислоты против окисления в концентрированных растворах и в пищевых продуктах, а также разложение ее бактериями.
Сорбиновая кислота является жирной ненасыщенной кислотой, соответствующей насыщенной капроновой кислоте: СH₃—(СH₂)4— СOOН.
Жирные ненасыщенные кислоты могут окисляться при контакте с воздухом, образуя при этом перекисные соединения. Это окисление завершается образованием альдегидов с двойными связями или без них и объясняет неприятные привкусы, которые обычно проявляются у окисленного жирного вещества. В случае использования сорбиновой кислоты образуется кротоновый альдегид СH₃—СН=СН—СНО и карбонильные ненасыщенные соединения типа СН = СО—С=О. Окисляемость сорбиновой кислоты того же порядка, как и у олеиновой или линолевой кислот.
Отмечают, что концентрированные водные растворы сорбата калия желтеют при хранении и приобретают резкий запах. С течением времени даже у твердого продукта изменяется и внешний вид, и запах, даже если он хранится без доступа воздуха и в темноте. Эти наблюдения свидетельствуют об определенной химической неустойчивости сорбиновой кислоты. Однако такие изменения, в частности в растворах, не сопровождаются каким-либо уменьшением эффективности. Авторы на специальных опытах проверили, что 10—15%-ные растворы сорбата калия, нейтральные или слегка щелочные, и через три месяца хранения полностью сохраняют свои противогрибковые свойства.
Разбавленные растворы сорбиновой кислоты намного более стабильны, чем концентрированные маточные растворы. Однако со временем сорбиновая кислота может исчезнуть. Хроматография на бумаге показывает, что через 7—9 мес. из водного раствора спиртуозности 1,5 г/л 90% сорбиновой кислоты трансформировались в карбонильные продукты. В винах эта кислота сохраняется намного лучше и не приходится опасаться эффекта окисления.  Можно утверждать, что в винах, хранившихся в бутылках, остаются небольшие количества сорбиновой кислоты, которую добавляли за три года до этого.
Авторам представилась возможность исследовать в ряде случаев появление в винах, обработанных сорбиновой кислотой, неприятного запаха, сильного и устойчивого, довольно близкого к запаху герани. По-видимому, его всегда можно связать с развитием бактерий, выражающимся или в простом яблочно-молочном брожении, или же в повышении летучей кислотности. За эти процессы ответственны молочнокислые бактерии. Многие расы кокков или бацилл, выделенные из вин, способны метаболизировать сорбиновую кислоту. Некоторые образуют в питательной среде продукты, имеющие запах герани.
Многие авторы пытались идентифицировать вещество или вещества, ответственные за эту очень стойкую обонятельную характеристику (Фаркаш, 1972; Лакост, 1973; Буркхардт, 1973), Вюрдиг и сотрудники (1975) дали достаточно удовлетворительное объяснение этому факту. Хроматографический анализ в газовой фазе, проведенный на винах с запахом герани, позволил идентифицировать гександиенол или гексадиен-2,4 ол (СH₃—СН = СН—СН=СН— —СH₂ОН) и показать, что это вещество ответственно за такой побочный запах. При добавлении в вино гександиенола или его сложных эфиров (лактата и ацетата) можно воспроизводить с высокой степенью сходства это изменение запаха и вкуса.
Пороги восприятия составляют соответственно 0,009 мг/л для лактата и 0,015 мг/л для ацетата. Для развития запаха герани необходимо присутствие спирта. По всей вероятности, он действует как растворитель для гександиенола, который почти нерастворим в воде. Это подтверждается снижением в течение одного и того же дня значений порога вкусовых восприятий после добавления в вино гександиенола или его сложных эфиров вплоть до 1/50 или даже до 1/100 значения, установленного сразу же после добавления.
Практически невозможно полностью удалить из вина запах герани. Если учесть, что он остается даже при очень сильном разбавлении, такие вина не рекомендуется использовать в купажах. Самые энергичные обработки для дезодорирования: фиксация на адсорбирующем угле, экстракция маслом и др. — терпят неудачу. Этот запах переходит в дистиллят и концентрируется в нем, например в коньячном спирте. Добиться удаления его можно резким окислением перманганатом калия (Вюрдиг,  75)

Правила применения сорбиновой кислоты при обработке вин

1. Выше было уже отмечено, что, поскольку сорбиновая кислота мало растворима в воде, концентрированные растворы для добавления в вино нужно приготовлять на основе сорбата калия непосредственно перед их использованием и обеспечивать быстрое перемешивание продукта во избежание осаждения его в кислой среде.
2. Сорбиновую кислоту следует использовать при обработке вин, содержащих восстанавливающие сахара; она совершенно бесполезна для консервации сухих вин.
3. Вопреки тому, как считали вначале практики, сорбиновая кислота не является винодельческим продуктом. Она практически ничего не меняет в правилах приготовления вина и консервирования сладких вин. При высокой концентрации дрожжей сорбиновая кислота не способна остановить брожение. Эту роль всегда выполняет сернистый ангидрид, и нельзя ограничить дозы этого продукта без опасности возобновления брожения. Лишь после удаления дрожжей в результате неоднократных переливок или, лучше, центрифугирования или фильтрации сорбиновую кислоту можно вносить в вино.
4. Чтобы обеспечить хорошую устойчивость белых вин с трех точек зрения (антибактериальной, антиокислительной и нейтрализации привкусов альдегидных веществ) с помощью сернистого ангидрида в такой степени, что никакой другой продукт не может заменить его, содержание свободного SO₂ следует поддерживать на уровне не ниже 30—40 мг/л. Эта доза соответствует дозе консервации белых сухих вин. Эти минимальные дозы сорбиновой кислоты можно применять в равной степени и для сладких вин, тогда как обычно для этого требуется 60—80 мг/л свободного SO₂, а для некоторых малоспиртуозных вин — до 100 мг/л, когда используют только противодрожжевые свойства SO₂.

Следовательно, сорбиновая кислота позволяет экономить, в лучшем случае, 60 мг/л свободного SO₂, т. е. около 90 мг/л общего SO₂. Эту экономию можно признать значительной с течки зрения привкуса сернистого газа и улучшения качества, но она не позволяет снизить предел общего SO₂, равный 200 мг/л, как это предусмотрено французским законодательством 1959 г.

1. Наконец, следует подчеркнуть, что для правильного применения сорбиновой кислоты требуются глубокие энологические познания. Авторы считают, что для современных обработок необходимы более глубокие знания основ энологии и более высокий уровень технической подготовки персонала. Эти обработки будут эффективными только в том случае, если их будут выполнять опытные специалисты, работающие под контролем энолога.