Курс лекций Химия и биотехнология вина Тема Азотистые

Курс лекций «Химия и биотехнология вина» Тема: Азотистые вещества винограда и вина 1

Представлены в винограде и вине - минеральные формы - органические формы Оказывают влияние на цвет, аромат, вкус и стабильность вина. Минеральные формы азота Аммонийные соли – наиболее усваеваимая дрожжами часть комплекса Аммоний NH 4+ - 80% от общего азота в период вегетации - 50% в начале фазы созревания - 10% в стадии зрелости -3% - перезревание После брожения практически отсутствует в вине. Только с случае «Sur lie» могут возрастать Нитраты (в пересчете на азотистый ангидрид N 2 O 5 ) – их содержание напрямую зависит от агротехники и состава грунтовых вод (если N O 3 до 1 г/л) 2

Органические формы азота 1) аминокислоты 3

2) олигопептиды и полипептиды 3) протеины (13 000 – 150 000 Да) Протеинов в вине немного: всего 1 или 2 г на литр. 4) амиды (аспарагин и глютамин ) Этилкарбомат 4

5) биогенные амины В винодельческой продукции обнаружены: гистамин, тирамин, путресцин, кадаверин, фенилэтаноламин. 6) азот в составе гексоз (глюкозамин, галактозамин) 5

7) пиразины 6

Аминокислоты В вине – 32 аминокислоты 50% от общего азота В красных винах в 1, 5 -2 раза больше, чем в белых Количество и состав – вариабельны в зависимости от терруара Основные аминокислоты: Пролин Треонин Глютаминовая кислота Аргинин ∑= 65 -85% от общего содержания аминокислот Производные кислот жирного или ароматического рядов и содержат одновременно аминную и карбоксильную группы - кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде; - в зависимости от р. Н среды обнаруживают свойства кислоты или щелочи 7 - принадлежат к L- конфигурационному ряду

8

Дезаминирование аминокислот - Восстановительное дезаминирование образуются жирные кислоты - гидролитическое дезаминирование – образуются оксикислоты - окислительное дезаминирование – образуются кетокислоты 9

Недостаток азота в почве – ↑ содержания аминокислот, ↓ аминного и аммиачного азота; Избыток азота в почве – ↑ содержания аминокислот, ↑ амидов. Синтез аминокислот Состав аминокислот вариабелен в зависимости от сорта и терруара 10

Динамика азота в процессе реализации технологического цикла Брожение: УДА: аргинин, триптофан, изолейцин цистин, валин, гистидин, аспарагиновая и глютаминовая кислоты, треонин НУДА: пролин, гидроксипролин, пептиды и белки. Выдержка без дрожжей - уменьшается Выдержка на дрожжах – увеличивается аналин, аспарагиновая, глютаминовая кислоты, тирозин, цистин, лейцин, изолейцин, валин, серин, лизин, триптофан ЯМБ – изменения в составе. 11

Олигопептиды Max. 4 аминокислоты Глютатион 12

Биогенные амины Гистамин, путресцин, спермидин, спермин и кадаверин Резолюция № 1 МОВВ 2011 «Code OIV de bonnes pratiques vitivinicoles en vue de limiter au maximum la presence d′amines biogenes dans les produits issus de la vigne» 13

Образуются в результате декарбоксилирования аминокислот под действием декарбоксилазы 14

Факторы, увеличивающие концентрацию биогенных аминов в вине - подкормки почвы азотом - высокий р. Н (3, 6 – 3, 7) и низкая кислотность в винограде и сусле - низкий уровень санитарного состояния урожая - спотнанное ЯМБ - неграмотное использование SO 2 - использование ЛИЗОЦИМА для блокировки ЯМБ (в будущем его применение планируется указывать на этикетке) Что нужно делать, чтобы не допускать повышения уровня биогенных аминов в вине? - Дрожжи с низким уровнем продуцирования биогенных аминов и их рациональное количество в бродящей среде - Бактерии с низким уровнем продуцирования биогенных аминов и их рациональное количество в бродящей среде - Удаление микроорганизмов из среды после завершения процессов АF и MLF (фильтрация) и поддержание уровня SO 2 70/20 мг/л - В процессе выдержки – микробиологический контроль - УДА – в процессе выдержки могут быть источником развития (Oenococcus, Lactobacillus spp. , Pediococcus spp. ) – поэтому нужно делать оклейку 15

Мочевина и этилкарбамат «мягкий канцероген» для человека. Концентрации от1, 2 -4, 3 мкг/л в столовых винах до 100 мкг/л, но в основном в крепленых и ароматизированных винах. - Основной источник в вине – реакция этанола с мочевиной. Накопление мочевины зависит от азотного состава сусла. Две основные предшествующие аминокислоты этилкарбамата в винограде — аргинин и цитруллин. Аргинин присутствует в гораздо больших количествах, чем цитруллин, и поэтому является более важным предшественником. Мочевина образуется и выделяется вследствие деградации аргинина дрожжами в процессе брожения, штаммы различаются по своей способности выделять мочевину. 16

Азотные добавки на винограднике приводят к 3 -10 -кратному увеличению концентрации мочевины в вине 2 мг/л в винах, которые получили самые большие дозы азотных добавок (224 кг N / га). При нагревании (ГОРЯЧИЙ РОЗЛИВ) концентрация этилового карбамата в винах из обработанных азотом виноградников выросла от 113% до 214% по отношению к концентрации в контрольных вин. Азотные добавки на виноградниках обычно уменьшают соотношение пролина к аргинину, что может иметь негативные последствия по отношению к образованию этилкарбамата, особенно для сортов-накопителей аргинина. 17

Рисунок 14. Образование мочевины из аргинина и ее химическая реакция с этанолом при образовании этилового карбамата. 18

Протеины и протеиновый класс Элементарный состав (в %): Øуглерод -51 -56, Øкислород – 21 -24, Øводород – 6, 5 -7, 1, Øазот 14 -18, Øсера – до 1, 3 Группы: Протеины – простые белки Протеиды – сложные белки – липопротеиды, гликопротеиды, хромопротеиды, нуклеопротеиды Свойства: (используются при их определении) - термическая денатурация; - осаждение из растворов белковыми осадителями (танин, уксуснокислый свинец, трихлоруксусная кислота (ТХУ)) Реакции окрашивания - ксантопротеиновая, биуретовая, реакция Адамкевича 19

Белки состоят из аминокислот, соединенные между собой пептидными связями и образующих полипептидные цепочки. Цепочки посредством дисульфидных, водородных и ионных связей и гидрофобных взаимодействий определенно располагаются в пространстве (имеют определенную конформацию). Различают 4 типа структуры белковой молекулы, определяющие биологические свойства (ферментативную активность) - Первичная – определяется числом и последовательностью расположения остатков аминокислот Вторичная – характеризуется наличием водородных связей между отдю участками цепи (спиралевидная структура) - Третичная – определенный способ размещения в пространстве вторичной структуры - Четвертичная – несколько полипептидных цепочек, соединенных между собой водородными, ионными или гидрофобными связями. 20

ПРОТЕИНЫ ВИНА – ПРОТЕИДЫ – ферменты - гликопротеиды (до 12, 5 % углеводов, 17 аминокислот) Фракционирование белков эфектрофорезом: - более 13 кислых фракций - более 6 щелочных фракций Состав и количество фракций определяют сорт, условия года, технологию и т. д. - настаивание мезги – увеличивает количество белков - термовинификация – снижает - длительная выдержка – снижает - предферментационная обработка сусла – снижает (высокомолекулярные фракции (ферменты - оксидазы)) 21

22

ТЕСТЫ - Тепловые – 800 С 30 мин Тепловые – 900 С 1 час – 30 - 350 С 10 дней - Таниновый - 800 С 30 мин // 0, 5 г/л танина Таниновый - Бентотест - реактив на основе 10 -% фосфомолибденовой кислоты Бентотест 23

Протеиновая стабилизация: БЕНТОНИТЫ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ПРОГРАММА “БЕНТОНИТ” КОНЦЕРНА ESSECO Уменьшение содержания белков (%) ЭФФЕКТ УСТРАНЕНИЯ ПРОТЕИНОВ (Метод CODEX)

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ПРОГРАММА “БЕНТОНИТ” КОНЦЕРНА ESSECO ДИНАМИКА ОБРАЗОВАНИЯ ОСАДКА ОБЪЕМ ДРОЖЖЕЙ (%) (обработка 10 -20 -30 гр/100 л) Время (час) 1 2 3 4 5 6 1 ПЛЮКСКОМПАКТ 10 2 БЕНТОНИТ X 10 3 ПЛЮКСКОМПАКТ 20 4 БЕНТОНИТ X 20 5 ПЛЮКСКОМПАКТ 30 6 БЕНТОНИТ X 30