Вино содержит ряд окисляемых веществ, как, например, танин и красящие вещества; в период хранения к ним присоединяется сернистый ангидрид. Всякое вино, растворившее вследствие взбалтывания его на воздухе кислород, использует его с определенной скоростью; факторы, влияющие на скорость, уже изучены. При обычной температуре скорость выражается примерно в 1 мг/л в день; это количество может показаться очень малым, но оно оказывает сильное действие. Ведь составные части вина в водном или водно-спиртовом растворе не окисляются вовсе или окисляются очень медленно. Например, сернистый ангидрид, находясь в белом вине в свободном состоянии в количестве 100 мг/л, окисляется в течение 10 дней в количестве около 50 мг, а в растворе. свободном от вещества вина, окисляемая часть SO2 при тех же условиях и одинаковом pH незначительна. Каковы же механизмы, содействующие гораздо более быстрому расходованию растворенного в вине кислорода сравнительно с искусственной средой и несомненно осуществляющие окислительные процессы, которые в искусственной среде не наблюдаются? Чтобы ответить на этот вопрос, следует принять во внимание, с одной стороны, образование промежуточных окислителей или перекисей в процессе окисления вина, а с другой стороны, каталитическое действие железа и меди, уже рассмотренное выше.
Напомним вкратце, при помощи каких опытов удалось выявить образование промежуточных окислителей.
Вино, долго хранившееся без доступа воздуха, не содержит следов растворенного кислорода; если размешать его в течение одной минуты в равном объеме воздуха, то оно насыщается кислородом, определение которого производится двумя способами: 1) извлечением растворенного газа и анализом его при помощи метода, достаточно удобного, поскольку вино содержит мало растворенного углекислого газа1; 2) при помощи гидросульфита натрия в присутствии индиго-кармина. Эти два метода дают сходные результаты и варьируют в связи с природой вина — примерно 6 мл/л в вине, насыщенном при 18°.
* Нами разработан рациональный способ определения; способ, предложенный Пастером, дает неточные результаты.
При этом RO2 обладает большей окисляющей способностью, чем молекулярный кислород (О2), что можно обнаружить путем применения того же прибора, который служит для определений при помощи гидросульфита. Этот метод анализа заключается, по существу, в том, что в раствор индиго-кармина добавляют количество гидросульфита, точно соответствующее количеству, необходимому для его обесцвечивания; затем добавляют определенное количество вина, которое должно снова окрасить индиго-кармин, если оно содержит кислород; наконец, точно определяют количество гидросульфита, потребное для обесцвечивания окрашенного индиго-кармина. В связи с этим при анализе выявляется, что вина, подвергавшиеся в продолжение некоторого времени аэрации и содержащие вещества RО2, окрашивают индиго-кармин значительно быстрее и придают ему гораздо большую яркость, чем вина, содержащие только растворенный кислород. Бесспорно, этот способ сопоставления несколько примитивен, но индиго-кармин можно заменить другим красящим веществом, которое труднее поддается окислению, например метиленовой синей. При этом можно наблюдать, что после обесцвечивания гидросульфитом метиленовая синь почти не окрашивается винами, содержащими только кислород, и мгновенно окрашивается вина ми, содержащими RО2.
Таким образом, можно считать несомненным, что образование соединений RО2 является существенной частью механизма окисления вин. Все в общем протекает так, как если бы вино содержало R — вещества, окисляемые непосредственно кислородом воздуха или самоокисляемые, образующие нестойкие перекиси RО2, способные окислять вещества вина, не окисляемые непосредственно растворенным молекулярным кислородом, поскольку последний является весьма слабым окислителем. Получается следующая необратимая реакция (М обозначает окисляемую молекулу):
МО2 не поддается определению гидросульфитом, не окрашивает обесцвеченный индиго-кармин, т. е. не способно восстанавливаться. Практически эта реакция представляет наибольший интерес, так как она вызывает в вине ясно выраженные существенные изменения после исчезновения растворенного кислорода. Скорость окисления вина определяется скоростью этой реакции, а не предыдущей (R+О2→RО2), которая протекает быстро, но является в то же время переходящей.
В 1931 г. мы назвали вещества RО2 промежуточными окислителями; мы их изображали в виде О3, чтобы подчеркнуть, что они обладают большей окислительной способностью, чем О2, и выразили это в миллилитрах кислорода на литр.
Особый случай отмеченных выше явлений представлен следующими фактами. Мы уже видели, что железо и особенно медь, присутствующие в вине в очень малых количествах, являются весьма активными катализаторами окисления жидкости, так как при устранении их с помощью желтой кровяной соли скорость окисления вина значительно снижается. Нами получены подобные же результаты путем внесения соответствующих количеств цианистой соли, которые связывали железо в комплексе и тем самым подавляли его каталитическую активность.
Кроме того, железо и медь в окисленной форме, в которой они присутствуют в проветренных винах, представляют именно часть перекисей RО2, обнаруживаемых в процессе окисления, так как нетрудно установить, что трехвалентное железо и двухвалентная медь улавливаются при определении гидросульфитом, окрашивая бесцветный индиго-кармин. Таким образом, в отношении железа и меди отмечается зависимость между их каталитической активностью и их способностью образовывать в присутствии растворенного кислорода вещества RО2 путем изменения валентности. Когда вино помещается в воздухонепроницаемые условия, содержание Fе III и Сu II (в первую очередь железа) постепенно уменьшается.
Итак, мы ознакомились, с одной стороны, с каталитическим действием металлических солей при окислении вин, с другой стороны, с образованием промежуточных окислителей в процессе этого окисления и отметили особое значение ионов железа и меди. Таким образом, эти два обстоятельства выступают совместно; значение солей железа и меди как катализаторов связано именно с их свойством образовывать под действием молекулярного кислорода максимальное количество ионов, настоящих промежуточных окислителей, играющих по отношению к окисляемым веществам гораздо большую роль, чем молекулярный кислород.
Здесь следует отметить, что свежеприготовленный раствор желтой кровяной соли (железистосинеродистого калия) представляет собой чувствительный и практичный реактив на присутствие растворенного кислорода. В тех случаях, когда вино после внесения этой соли не дает никаких следов голубой окраски, можно утверждать, что оно не содержит кислорода, если, разумеется, он не проник в последний момент и Fе III еще не образовалось. Если вино обнаруживает голубую окраску, то содержание растворенного кислорода может быть весьма незначительным, но в нем протекают окислительные реакции. Можно, впрочем, пользоваться также раствором соли роданистоводородной кислоты в присутствии соляной кислоты.
В заключение относительно тяжелых металлов отметим активное воздействие соединений RО2, определяемых гидросульфитом, на механизм окисления вин. Однако трехвалентное железо и двухвалентная медь, которые можно определить независимо от гидросульфитного метода, хотя и являются частью соединений RО2, но в недостаточном количестве для того, чтобы полностью охватить их.
Следующий простой опыт дает новое доказательство правильности предыдущих высказываний.
Возьмем вино, лишенное кислорода и перекисей RO2, после достаточно долгого периода покоя, без доступа воздуха. Если в такое вино внести в виде хлористого железа около 10 мг трехвалентного железа (Fе III), то часть его вскоре (через несколько минут) восстановится в Fе II. Если же этот опыт производить с вином, проветривавшимся в продолжение 24 часов и содержащим, следовательно, О2 и RО2, восстановления добавленного Fе III не произойдет. Наконец, свеженасыщенное кислородом вино восстанавливает Fе III таким же образом, как если бы оно не содержало растворенного кислорода.
Следовательно, не кислород мешает восстановлению трехвалентного железа в проветренном вине; поэтому надо полагать, что в вине, не подвергавшемся аэрации, содержатся восстановители R, способные быстро восстанавливать Fе III, но постепенно теряющие эту способность, окисляясь в присутствии растворенного кислорода. Окисление R-веществ является обратимым процессом, так как вино, помещенное в условия, не допускающие проникновения кислорода воздуха, вновь приобретает свою способность восстанавливать Fе III, т. е. при отсутствии доступа воздуха R преобразуется за счет составной части вина.
Таким образом, как нами было установлено раньше, между этими окисленными веществами и соединениями типа RO2 существует большое сходство в их свойстве отдавать свой кислород обесцвеченному индиго-кармину; эти вещества нами названы промежуточными окислителями, или перекисями. Этот опыт убедительно подтверждает тот факт, что растворенный молекулярный кислород является слишком слабым окислителем, чтобы осуществить все окислительные процессы, протекающие в вине, или, иными словами, чтобы противодействовать тем восстановительным реакциям, которые сильно тормозятся в вине.
Кроме того, если в свеженасыщенное вино, т. е. не содержащее еще RO2, внести наряду с Fе III также и Сu II (в обычных для вина количествах, так как повышение их препятствует восстановительным процессам), то восстановление некоторой части Ее III протекает беспрепятственно. Таким образом, мы снова приходим к выводу, что Fе III и Си II являются весьма важными, хотя и не единственными факторами окисления вина. Сами они не образуют обратимых систем окислителей всего количества R и RO2, как мы уже установили титрованием гидросульфитом. Ниже приведены доказательства также того факта, что вино, совершенно лишенное железа и меди при помощи желтой кровяной соли, с большим трудом вновь приобретает в отсутствии воздуха свою способность восстанавливать добавленное Fе III.
В тех же условиях можно наблюдать восстановление красящего вещества в белых винах вместо восстановления Fе III. В этом можно убедиться при помощи простого и показательного опыта.
- Вино, лишенное кислорода, после достаточно длительного
хранения в отсутствии воздуха, интенсивно восстанавливает и обесцвечивает фиолетовую краску Лаута, совершенно лишает окраски крезиловую и метиленовую синюю, слегка обесцвечивает и восстанавливает нильскую синюю (и вовсе не восстанавливает нейтральную красную краску и феносафранин).
- Вино, свеженасыщенное кислородом, ведет себя точно так же.
- Оно реагирует подобным же образом при обогащении его Fe III и Сi II (или марганцевой солью);
- Вино, насыщавшееся в продолжение нескольких часов, не восстанавливает упомянутые выше красящие вещества, за исключением фиолетовой краски Лаута.
Эти опыты доказывают прежде всего, что кислород, как таковой, не оказывает непосредственного воздействия на указанные явления (сводящиеся в общем к окислению вина красящими веществами), а также и то, что присутствия одних только тяжелых металлов недостаточно для объяснения всех окислительно-восстановительных процессов, наблюдающихся в вине.
Они заставляют предполагать, что в аэрированных винах образуются какие-то окислители, более интенсивные, чем кислород. Это предположение в точности совпадает с высказанной нами в 1931 г. точкой зрения и подтверждает ее.
