При pH вина лимонная кислота не является очень энергичным комплексообразователей с железом. Образовавшееся комплексное соединение легко распадается. Известны вещества, образующие намного более прочные комплексы. Например, щавелевая кислота образует более стабильный комплекс, константа диссоциации которого очень мала. Добавление оксалата к раствору трехвалентного железа вызывает реакции следующего типа:
Но внесение щавелевой кислоты в вино было бы серьезной фальсификацией ввиду токсичности этой кислоты. Называли также сорбит (Берг и Уг, 1962) или койевую кислоту в качестве агентов, комплексирующих трехвалентное железо.
Сообщали о комплексирующих свойствах по отношению к железу, которыми обладают пирофосфорная кислота, триполифосфат и гексаметафосфат натрия. Пирофосфорная кислота Н4Р2О7 связывает железо с силой, сравнимой лишь с силой щавелевой кислоты (Риберо-Гайон, 1933). Добавления пирофосфата в дозах от 50 до 100 мг/л в вина, мало затронутые кассом, и от 200 до 300 мг/л в вина с большей степенью развития касса намного уменьшают или прекращают полностью касс с результатами, превосходящими те, которые получаются при добавлении лимонной кислоты. При более высоком содержании может наблюдаться осаждение пирофосфата трехвалентного железа. Но пирофосфорная кислота в винах нестабильна. В течение нескольких недель она постепенно гидролизуется в ортофосфорную кислоту согласно реакции
Скорость гидролиза зависит от температуры и pH. Следовательно, пирофосфорная кислота при добавлении к вину превращается в фосфат, который способствует кассу таким образом, что в конечном счете получается результат, противоположный тому, которого ожидали.
Полифосфаты обладают большей стабильностью (Пейно, 1953). Под этим названием понимают совокупность более или менее полимеризованных продуктов, включающих несколько атомов фосфора, обычно получаемых синтезом смеси ортофосфатов с последующим охлаждением и новой термической обработкой путем обжига. В соответствии с условиями этих операций получают смеси полифосфатов, имеющих различную природу и неодинаковые свойства.
Среди этих конденсированных фосфатов более важными считают два: гексаметафосфат натрия (NaPO3)6, который в действительности полимеризован в намного большей степени, так как допускают, что его молекула включает от 100 до 200 групп NaPO3, и триполифосфат натрия Na5P3O10. Одним из наиболее интересных свойств полифосфатов является их способность образовывать растворимые комплексы с щелочноземельными и тяжелыми металлами, и в частности, с кальцием и железом. Эта способность к образованию комплексных элементоорганических соединений является функцией pH, тогда как ионы кальция входят в комплекс главным образом при высоких pH, железо в трехвалентном состоянии входит в состав стабильных комплексов даже при очень низких pH (менее 2).
Например, если добавить 200 мг/л триполифосфата натрия в вино, содержащее 20 мг/л общего железа, содержание железа, которое можно определить сразу же после добавления прямым методом с тиоцианатом калия, снижается до 8 мг/л. Трехвалентное железо в присутствии триполифосфата переходит в состояние стабильного комплекса. Триполифосфат представляет собой комплексообразователь трехвалентного железа намного более энергичный, чем лимонная кислота: 10 г/гл этой соли действуют сильнее, чем 50 г/гл лимонной кислоты.
Когда к вину добавляют гексаметафосфат натрия в дозах от 50 до 500 мг/л, то наблюдают появление мути, которая образуется тем быстрее и становится тем интенсивнее, чем больше количество добавленного гексаметафосфата и чем больше аэрировано вино. Осадок состоит из соединений трехвалентного железа. Если вино в это время осветлить, то анализ покажет, что содержание железа в нем значительно уменьшилось. Однако общее количество исчезнувшего железа не соответствует количеству железа, выпавшего в осадок, так как часть его при воздействии триполифосфатов входит в состав комплекса и больше не поддается анализу. 150 мг/л гексаметафосфата понижают содержание железа на 6—10 мг/л в зависимости от вида вина, 250 мг/л гексаметафосфата удаляют от 9 до 16 мг/л железа и 450 мг/л гексаметафосфата удаляют от 17 до 27 мг/л железа. При равной массе гексаметафосфат кажется менее активным, чем триполифосфат: 150 мг гексаметафосфата производят почти такое же действие, как 100 мг триполифосфата.
Своеобразие гексаметафосфата заключается прежде всего в его свойстве предотвращать виннокислые осаждения, о которых речь пойдет ниже (глава 10). Триполифосфат натрия был бы очень простым средством предупреждения железного касса, но эти продукты, присутствие которых легко обнаружить (Салати, 1962), не допускаются для обработки вин.
Крум и Феллерз (1952) установили, что можно осветлять вина, подверженные металлическому кассу, путем добавления натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА). Доза, применяемая для обработки, должна быть в 8 раз больше количества железа или меди. Этот продукт, используемый в анализе под названием «комплексон», фактически обладает свойством образовывать с большинством двух- и трехвалентных металлов комплексные растворимые соли. В этом положении металл перестает быть ионизуемым. Он как бы удаляется из реакционной среды, т. е. входит в комплексное элементоорганическое соединение. Соли кислоты ЭДТА, содержащие натрий, называют секвестрантами или хелатантами. При добавлении этих продуктов в дозах от 10 до 15 г/гл в вина, содержащие до 30 мг/л железа, предотвращается появление железного касса даже после обработки их кислородом (Юмо, 1953; Жослэн и сотрудники, 1953). Но от медного касса и осаждения виннокислых солей они не защищают. Хотя их безвредность доказана, не может быть и речи о том, чтобы разрешить обработку вин кислотой ЭДТА и ее солями*. Значение этих продуктов для экспериментальной энологии заключается в том, что они прекрасно иллюстрируют теорию комплексных соединений железа, без которой нельзя понять механизм железного касса.
* В СССР применение этилендиаминтетрауксусной кислоты, или трилона Б, разрешено Минздравом СССР для обработки вин от помутнений, вызываемых солями тяжелых металлов и кальцием. Технологическая инструкция утверждена Минпищепромом СССР (Прим. ред.).
ОБРАТИМОСТЬ ЖЕЛЕЗНОГО КАССА
Вина, пораженные белым кассой, имеют довольно любопытную фотохимическую характеристику, описанную Феррэ и Мишелем (1934), которую можно использовать в некоторых случаях для оздоровительной обработки.
Когда вино, больное кассом, подвергают воздействию солнечных лучей или даже дневного света, то через несколько часов или несколько дней констатируют, что оно становится совершенно прозрачным и не содержит никаких следов трехвалентного железа. Однако осветленные таким путем вина в случае аэрации снова мутнеют. Следовательно, такая обработка светом не подходит для вин, хранящихся в бочках. И наоборот, вина в бутылках, так же как и игристые вина, в которых после дегоржажа наблюдается белый касс, можно очень просто осветлять, подвергая их воздействию света в течение 24—48 ч, причем окраска стекла не мешает ходу реакции восстановления солей железа. В то же время, если эффект восстановления проявится слишком поздно, когда флокуляция трехвалентного железа уже завершится, новое растворение осадка происходит медленно и не полностью. Что касается вин, больных кассом и хранящихся в бочках, например вин, подверженных легкому помутнению после фильтрования, добавленная аскорбиновая кислота растворяет муть таким же образом.