Экстракция фенольных веществ при низких температурах при производстве красных вин

В.А. Виноградов, д.т.н., начальник отдела технологического оборудования,
В.А. Загоруйко, д.т.н., проф., член-кор. НААН, зам. директора по научной работе (виноделие ), В.А. Бойко, к.т.н., с.н.с. отдела химии и биохимии вина, А.Ю. Макагонов, аспирант

Национальный институт винограда и вина «Магарач»,
Т.Ю. Брановицкая, к.с.-х.н., доцент кафедры органический и биологической химии
Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского
ЭКСТРАКЦИЯ ФЕНОЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ В ПРОЦЕССЕ ПРОИЗВОДСТВА КРАСНЫХ ВИН

Приведены результаты исследований по экстрагированию фенольных, в том числе красящих веществ при криомацерации мезги красных сортов винограда.

Ключевые слова: энергопотребление, мезга, антоцианы, криомацерация.

Для извлечения фенольных, в том числе и красящих, веществ из кожицы и семян винограда при производстве красных вин используются различные технологические приёмы [1-3]. Извлечение фенольных, в том числе красящих, и ароматических веществ из твёрдых элементов мезги происходит в результате экстрагирования и зависит от многих  факторов - степени механического и ферментативного разрушения клеток, содержащих эти соединения; температуры; условий массообмена в мезге и др.
Многообразие различных технологических приемов, предлагаемых для экстрагирования фенольных и красящих веществ из твёрдых элементов мезги винограда, свидетельствует о сложности решения этой проблемы с одной стороны, а также о невозможности извлечения всего технологического запаса этих веществ - с другой. Отмечено, что чем меньше технологический запас фенольных веществ в кожице винограда, тем более жесткие условия необходимо применять для их экстрагирования.
Для разрушения клеточной структуры с целью максимального извлечения красящих, фенольных и ароматических веществ кроме тепловой обработки мезги используется также холодная мацерация [4]. Целью холодной мацерации является разрушение клеточной структуры для экстракции красящих и ароматических соединений из ягод еще до начала брожения. Это достигается кратковременным настаиванием в течение 2-4 сут. при температуре 15°С или более продолжительным (до 10 суток) при температуре 5°С. Этот метод сопряжен с трудностями, возникающими при перемешивании мезги и, как следствие, обогащением сусла взвесями, что крайне нежелательно. Кроме того после настаивания необходимо снова нагреть мезгу до начала брожения, что требует больших энергозатрат. Для охлаждения и поддержания заданной температуры используются жидкая и твердая углекислота.
Исследовано влияние холодной мацерации при 6-8°С и при 0-2°С с сухим льдом и времени мацерации 4 и 8 сут. на состав виноградного сусла и вина Monastrell [5]. Отмечены существенные различия в составе виноградного сока и вина. Показано, что время мацерации не оказывает значительного влияния на процесс.
У европейских производителей высококачественных вин положительно зарекомендовал себя способ холодной мацерации (криомацерация) - процесс перехода красящих веществ при воздействии на мезгу низких температур [6]. Наиболее применим способ обработки мезги введением в резервуар с виноградом жидкой СО₂ для образования сухого льда (СО₂). Процесс проводится на установке, в состав которой входит резервуар с виноградом, где происходит их отделение от гребней, и резервуар для жидкой СО₂. При этом образование сухого льда происходит в результате подачи жидкой СО₂ под давлением 24 МПа через патрубок, расположенный в верхней части емкости. Достоинства данного аппарата: отсутствие механизмов или подвижных устройств. Недостатки: высокие энергетические расходы на циркуляцию хладагента.
Исследовано влияние низких температур на мезгу при производстве розовых столовых вин [7]. Установлено, что охлаждение до низких температур (минус 10°С), близких к температурам замерзания на этапе криомацерации позволяет улучшить цветовые и органолептические характеристики розовых вин за счет экстрагирования, в первую очередь антоцианов.
Для холодной мацерации мезги для производства розовых вин предлагается использовать винификатор Aromatic [8]. Отмечается, что вина, получаемые на этом оборудовании, имеют сильно выраженные показатели свежести, аромата и букета. Холодная мацерация мезги при температуре 5 °С в течение времени до 30 ч позволяет обеспечить экстракцию большого количества антоцианов.
Однако анализ литературных источников свидетельствует об отсутствии полной информации о влиянии криомацерации на экстрагирование фенольных, в том числе красящих, веществ при производстве красных вин.

Целью настоящих исследований явилось исследование влияния низких температур на процесс экстрагирования фенольных, в том числе красящих, веществ из кожицы винограда при производстве красных вин.

Предметом исследований явилась мезга красных сортов винограда Мерло и Каберне-Совиньон технической стадии зрелости (ДП «Черноморье», Ай-Даниль, АР Крым, 2011 г.), полученная на поточной линии переработки винограда, состоящей из сортировочных столов для отбора некачественных гроздей и ягод винограда TV-1SV800, гребнеотделителя LUGANA 1R (Италия) с валковой дробилкой. Обработка холодом осуществлялась в морозильной камере при температуре (0 - минус 2°С) в течение 2 сут.
Исследования проводили в условиях микровиноделия. Минимальная масса перерабатываемого винограда каждого сорта, обеспечивающая стабильность физико-химических показателей в сочетании с высоким качеством конечного продукта, составляла не менее 50 кг [9].
Сбраживание сусла на мезге проводили в стеклянных емкостях вместимостью 10 дм³ в условиях микровиноделия. Массовая концентрация сахаров в сусле на момент прессования мезги составляла 120 г/дм³. Прессование осуществляли на пневматическом прессе SIPREM PA-20 (Италия). Отпрессованное сусло дображивали в стеклянных емкостях вместимостью 10 дм³ до массовой концентрации сахаров в виноматериале 2 г/дм³. Физико-химические показатели сусла и виноматериалов определяли по общепринятым аттестованным в энохимии методам [10].

Таблица
Химические показатели сусла и виноматериалов при криомацерации мезги красных сортов винограда

Результаты исследований по влиянию криомацерации на мезгу красных сортов винограда представлены в табл. Анализ данных исследований, представленных в табл., показывает, что в результате криомацерации без перемешивания мезги в сусло переходит в среднем 63-65% от технологического запаса (Каберне- Совиньон, Мерло) фенольных веществ и от 66% (Мерло) до 74% (Каберне-Совиньон) антоцианов. Некоторому повышению массовой концентрации фенольных веществ и антоцианов способствует перемешивание мезги в процессе криомацерации. При перемешивании мезги при криомацерации доля экстрагируемых фенольных веществ от технологического запаса возрастает в среднем до 66% (Каберне-Совиньон, Мерло), а доля антоцианов от технологического запаса возрастает до 67% (Мерло) и 78% (Каберне-Совиньон). В контрольном варианте (мацерация при нормальной температуре (20±2)°С с перемешиванием) в сусло переходит в среднем 6063% фенольных веществ и 20-22% - антоцианов.
Полученные данные свидетельствуют об эффективности метода криомацерации для экстрагирования фенольных веществ твёрдых элементов мезги красных сортов винограда. Однако внедрение и использование данного метода в промышленности сдерживается его высоким энергопотреблением.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Валуйко Г.Г. Биохимия и технология красных вин.- М.: Пищевая промышленность, 1973. - 296 с.
2. Маркосов В.А., Агеева Н.М. Биохимия, технология и медико-биологические особенности красных вин.- Краснодар: ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии, 2008. - 224 с.
3. Соболев Э.М. Технология натуральных и специальных вин. - Майкоп: ГУРИПП «Адыгея», 2004. - 400 с.
4. Parenti A., Spugnoli Р., Calamai L., Ferrari S., Gori С. Effects of cold maceration on redwine quality from Tuscan Sangiovese grape//European Food Research and technology. - 2004. -Vol.218, №4. -P.360-366.
5. Ivar ez I., Aleixandre J.L., Garsia M.J., Lizama V. Impact of prefermentativ maceration on the phenolic and volatile compounds in Monastrell red wines: Докл. (4 Symposium in Vino Analytica Scientia, Montpellier, 7-9 July,2005) //Anal chim. acta. - 2006. - 563, №1-2. - P.109-115.
6. Самойленко Д.Н. Обзор аппаратов и технологических методов для интенсификации массопереноса антоцианов при производстве красных сухих вин // http://processes.open- mechanics.com/articles/267.pdf.
7. Лисовец А.А. Совершенствование технологии столовых розовых вин: автореф. дис. к.т.н.: спец. 05.18.01 «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства» / А.А.Лисовец. - Краснодар, 2009. - 23 с.
8. Сташинов Г.Ю., Федосова Т.И. Криомацерация при производстве высококачественных вин // Виноделие и виноградарство. - 2002. - №2. - С.24-26.
9. Асатиани Т.Э. Технология переработки винограда методом микровиноделия и разработка требований к оборудованию: автореф. дис. к.т.н.: спец. 05.18.07 «Технология продуктов брожения, алкогольных и безалкогольных напитков» / Т.Э. Асатиани. - Ялта, 1993. - 23 с.
10. Методы технохимического контроля в виноделии / Под ред. Гержиковой В.Г. 2-е изд. _ Симферополь: Таврида, 2009. - 304 с.