Publication text
(PDF):
Read
Download
Введение Туристско-рекреационный комплекс является одним из составляющих потенциала развития Алтайского края. По этой причине продвижение туристских маршрутов является не только направлением туризма, но ещё и масштабным проектом социально-экономического развития как муниципальных образований, так и Алтайского края в целом. Выращивание винограда и производство из него вин, возможность посещения плантаций и винзаводов, где можно приобрести вино из местного винограда, является одним из важных факторов, создающих положительный образ региона. Несмотря на сложные климатические условия Алтайского края, сверхранние и ранние сорта винограда вызревают и дают стабильные урожаи. Это позволяет многие десятилетия развивать любительское виноградарство и образует предпосылки для создания винодельческой отрасли Алтайского края с собственной сырьевой базой, производящей продукцию, ориентированную на первом этапе на внутренний рынок региона [1]. Основными факторами, определяющими возможность промышленного возделывания винограда в Алтайском крае, являются: продолжительность вегетационного периода, сумма активных температур и морозостойкость [2]. Важную роль при этом играют осадки в виде снега. В северных районах при понижении температуры почвы до -5 °С и недостаточном снеговом покрове происходит подмерзание и даже гибель корневой системы европейских сортов винограда. Поэтому для промышленного культивирования необходимо использовать сорта с высокой зимостойкостью, которые могут перезимовать только под слоем снега (без дополнительного укрытия). К ним относятся распространенные гибриды трех основных групп винограда Vitis labrusca, Vitis vinifera и Vitis amurensis (например, Жемчуг Саба, Тукай, Амирхан, Алешенькин, Цветочный, Тамбовский белый, Гибрид Шатилова, Память Шатилова, Вардува, Зилга, Фиолетовый ранний, Мускат Донской, Загадка Шарова, Мадлен Анжевин, Пино ранний, Маленгер ранний, Агат Донской, Катыр, Краса Севера, Муромец, Память Домбковской, Родина, Русвен, Русский ранний). Однако межвидовые гибриды характеризуются склонностью к перегрузке урожаем и имеют высокую кислотность (более 10 г/дм3) при сахаронакоплении до 180-200 г/дм3 [2-6]. Поскольку известно, что до 80 % пищевых продуктов покупаются лишь на основании цветового восприятия [7], при производстве вина в Алтайском крае наряду с такими мажорными составляющими, как кислотность и сахаристость, важнейшее значение имеют минорные компоненты, ответственные за окраску вин. При недостатке соответствующих компонентов красные вина могут соответствовать категории розовых вин. Основную роль в формировании цвета красных вин играют антоцианы и их агликоны (антоцианидины) [8]. Эти красящие вещества винограда представлены в основном D-глюкозидами мальвидина, цианидина, дельфинидина, пеонидина, петунидина и пеларгонидина (по некоторым данным, пеларгонидин не входит в состав антоцианидинов винограда [9]), а так же их эфирами с производными бензойной и гидроксикоричных кислот и уксусной [9, 10]. Общее число антоцианов в винограде достигает двадцати и более, а качественный состав может использоваться при идентификации сорта и вина [8, 11]. Поскольку окраска вина определяется комплексом антоцианов вина, а также зависит от технологии получения вина, рН вина, состава структур антоцианов, состава копигментов, наличия обесцвечивающих агентов, катионов металлов, самоассоциации антоцианов [12], целью исследованияявляется изучение составляющих окраски вин, полученных по различным технологиям вин. Объект и методы исследования При проведении исследований использовался виноград Загадка Шарова и Зилга, собранный 11 сентября 2013 г. в с. Сростки (52º 25΄ северной широты и 85º 42΄ восточной долготы) Алтайского края, из которого позднее изготавливались сухие вина с применением тепловой обработки мезги, кондиционирования сусла по содержанию сахара и брожения на мезге в течение 8 суток. Поскольку из опыта авторов (на примерах урожаев 2009-2012 годов) известно, что вина из винограда Загадка Шарова обладают невысоким содержанием антоцианов и имеют достаточно слабую интенсивность окраски, для увеличения показателей цвета применялись различные способы дополнительного воздействия (тепловая обработка, ферментация, ультразвуковое воздействие и др.). Поскольку технологии микровиноделия при изготовлении сухого столового вина имели некоторые отличительные особенности, удалось выделить пять наиболее типичных по качеству вин: - 1-е - сортовое вино из винограда Загадка Шарова без дополнительной обработки (кроме тепловой); - 2-е - вино из винограда Загадка Шарова, мезга которого до тепловой обработки подвергалась ферментации в течение 4 часов, при температуре 40 °С и периодическом перемешивании среды, с использованием ферментного препарата «Рапидаза ЦР» (Rapidase CR) из расчета 0,03 см3/дм3 сусла; - 3-е - вино из винограда Загадка Шарова, мезга которого до тепловой обработки подвергалась воздействию ультразвуковых колебаний высокой интенсивности; - 4-е - вино из винограда Загадка Шарова, мезга которого после тепловой обработки подвергалась воздействию ультразвуковых колебаний высокой интенсивности; - 5-е - купаж сусел виноградов Загадка Шарова и Зилга (1:1). Использование винограда Зилга обусловливается близким с виноградом Загадка Шарова периодом созревания и высокой титруемой кислотностью сусла (около 11 г/дм3). Вина имели титруемую кислотность 5,5-6,9 г/дм3, остаточную сахаристость 0,8-1,2 г/дм3 и объемную долю этилового спирта 11,5-12,3 %. Для осуществления высокоинтенсивного ультразвукового воздействия на стадии обработки сусла использовался ультразвуковой аппарат серии «Волна-М» модели УЗТА-1/22-ОМ, разработанный в лаборатории акустических процессов и аппаратов Бийского технологического института [13]. Продолжительность воздействия составляла 3 минуты, частота формируемых ультразвуковых колебаний (22000±1650) Гц при интенсивности излучения 150000 Вт/м2. Для качественного определения антоцианов получали экстракт из размороженной выжимки (хранившейся в морозильной камере при температуре -18 °С 2 месяца после ее отделения прессованием от бродящего сусла при получении вина) винограда Загадка Шарова, который далее использовался при хроматографии на бумаге. Извлечение антоцианов (влажность 81 %) осуществляли 70 % этанолом, содержащим 0,1 % соляной кислоты, при температуре 50 ºС и периодическом перемешивании. По истечении часа экстракт сливали и вновь экстрагировали этанолом. Порции экстракта объединяли, фильтровали и выпаривали под вакуумом при температуре 40 ºС. Упаренный этанольный экстракт наносили на листы промытой и высушенной при комнатной температуре хроматографической бумаги (MunkTell Chrom. - Paper, FN7). Промывку бумаги осуществляли разбавленной соляной кислотой в течение 3-5 часов с последующим промыванием ее дистиллированной водой до нейтральной реакции. Исследование осуществлялось методом одномерной восходящей хроматографии. Для хроматографирования использовались следующие системы растворителей: № 1 - н-бутанол : уксусная кислота : вода (40:12:29); № 2 - н-бутанол : уксусная кислота : вода (4:1:5) - верхний слой; № 3 - вода : концентрированная соляная кислота (97:3); № 4 - уксусная кислота : соляная кислота : вода (15:3:82) [14, 15]. После разделения зону вырезали, измельчали и незамедлительно элюировали подкисленным соляной кислотой этанолом. Полученный элюат упаривали и подвергали вторичному хроматографированию в том же растворителе, затем необходимую зону вновь элюировали, концентрировали и хроматографировали на бумаге, определяя однокомпонентность антоциана. Кислотный гидролиз выполняли следующим образом. К 1 мл раствора антоциана добавляли 7 капель 6 н. HCl и помещали на кипящую водяную баню, после 10 минут отбирали пробу, наносили на хроматографическую бумагу и разделяли в системе № 1. Спектры ЯМР получены на спектрометре Bruker AVANCE III 600 MHz (Германия). Для растворения вещества использовали: (СН3OD + CF3COOH (5 %)). 1Н спектры записаны на частоте 600,31 МГц, 13С спектры - на частоте > 150,96 МГц. При определении составляющих окраски вин применялся спектрофотометр Shimadzu UV-1800 (Япония). Показатель процент цвета, образованный полимерами, отражает процент окраски вина, созданный полимерными красящими веществами (в том числе полимерными антоцианами, устойчивыми к диоксиду серы), и рассчитывается как отношение интенсивности окраски вина обработанного диоксидом серы к интенсивности окраски вина, при этом выражается в процентах. Интенсивность окраски рассчитывается как сумма поглощения вина при длине волны 420 и 520 нм. Оттенок окраски вина рассчитывается как отношение поглощения вина при длине волны 420 нм к поглощению длины волны 520 нм. Интенсивность и оттенок окраски являются безразмерными величинами. Результаты и их обсуждение Результаты исследования составляющих окраски (физико-химических показателей) и дегустационная оценка (органолептических показатели) вин представлены в табл. 1. Значения содержания антоцианов вина 4 выше контрольного, однако общее содержание полифенолов, а также интенсивность окраски вина значительно ниже. К тому же вино 4 имеет меньший процент цвета, образованный полимерами, что говорит о молодости вина. Интересным является также то, что образец 4 имеет наибольшее количество мономерных антоцианов среди всех образцов и самый большой процент мономерной фракции в вине. Таблица 1 Составляющие окраски и дегустационная оценка вин Показатель 1-е 2-е 3-е 4-е 5-е Содержание мономерных антоцианов [10], мг/дм3 61 32 60 93 34 Содержание красящих веществ [16], мг/дм3 80 61 80 95 40 Общее содержание полифенолов [16], мг/дм3 1312 1078 1493 1016 883 Процент цвета образованный полимерами [10], % 41,9 60,5 39,8 34,8 43,3 Интенсивность окраски [17] 4,11 5,46 4,61 1,78 3,06 Оттенок окраски [17] 0,76 0,83 0,73 0,94 0,86 Общий балл дегустационной оценки 7,6 6,0 7,2 7,6 6,0 Максимальное содержание полифенолов наблю-далось в образце 3 полученном с использованием ультразвукового облучения. Эти данные еще раз подтверждают увеличение содержания полифенолов при применении ультразвука. Однако, вероятно, эти изменения происходят при применении ультразвука до тепловой обработки за счет увеличения концентрации неокрашенных полифенолов. Образец 3 также при большем общем содержании полифенолов имел меньший процент цвета, образованный полимерами, а также меньший оттенок, что говорит о сохранности мономерных соединений и молодости вина. Таким образом, ультразвуковая обработка мезги перед брожением значительно влияет на количество мономерной фракции антоцианов, общее содержание антоцианов и полифенолов вин. Так как в большинстве случаев вина северных регионов имеют малый потенциал для улучшения с возрастом (дегустационная оценка молодых вин выше, чем выдержанных), в связи с меньшим процентом цвета, образованного полимерами, ультразвуковая обработка жирной мезги, вероятно, позволяет продлить период молодости вин. Минимальное содержание мономерной фракции антоцианов присутствовало в образце 2, полученном с использованием ферментного препарата. Несмотря на то, что вино 2 имеет низкое содержание мономерных антоцианов и общих полифенолов, оно имеет большую среди всех образцов интенсивность окраски, что можно соотнести с высоким процентом полимеров (более 60 %). Купажное вино с использованием винограда Зилга в связи с гармонизацией кислого вкуса является предпочтительным при получении вин из винограда Загадка Шарова. Несмотря на низкое содержание как фенольных, так и красящих веществ образец 5 имеет значительную интенсивность окраски. Следует отметить также, что ультразвуковая и ферментативная обработка сусла увеличила титруемую кислотность вин Загадка Шарова в среднем на 1 г/дм3, а также изменила рН образцов, что в настоящей работе является положительным моментом. Следует особо отметить, что образцы 1 и 2 после 7 месяцев выдержки помутнели, а вина 3, 4 и 5, приготовленные с использованием воздействия ультразвуковыми колебаниями высокой интенсивности и сепажной технологии, остались кристально прозрачными. Таким образом, виноматериал, полученный с применением ферментативной обработки мезги винограда Загадка Шарова, может способствовать образованию тонов выдержанных вин и усилению интенсивности окраски. В свою очередь, ультразвуковая обработка жирной мезги способствует накоплению полифенолов и увеличивает дегустационную оценку. В зависимости от вида винограда изменяется и качественный состав антоцианов, поэтому важным является качественное определение мажорных антоцианов. Так, при различных условиях разделения экстракта выжимки на хроматограмме присутствовало до шести различных зон, одна из которых по насыщенности цвета являлась доминирующей (рис. 1). После проведения третьего рехроматографирования этой зоны получено 35 мг чистой фракции мажорного антоциана. Рис. 1. Хроматограмма экстракта в подвижной фазе №1 Идентификацию вещества осуществляли совокупностью методов: хроматографией на бумаге, ультрафиолетовой и видимой спектроскопией, а также жидкостной хромато-масс-спектроскопией и методом ядерного магнитного резонанса. Значения Rf антоцианов винограда Загадка Шарова и литературные данные для мальвидин-3-О-глюкозида (рис. 2) в различных системах растворителей представлены в табл. 2. Рис. 2. Мальвидин-3-О-глюкозид Таблица 2 Значения Rf×100 антоцианов винограда Загадка Шарова и литературные данные для мальвидин-3-О-глюкозида в различных системах растворителей Номер зоны от старта Подвижная фаза № 1 № 2 № 3 № 4 1 (минорная) 25 - - - 2 (минорная) 29 - - - 3 (мажорная) 32 38 05 28 4 (минорная) 38 - - - 5(минорная) 45 - - - 6 (минорная) 58 - - - Мальвидин-3-О-глюкозид [15] - 38 06 29 При проведении кислотного гидролиза по окончании хроматографирования в системе № 1 на контрольной хроматограмме присутствовало одна зона c Rf1 = 0,34, на хроматограмме с гидролизатом присутствовало две зоны с Rf1 = 0,33, Rf2 = 0,64. Верхняя зона соответствует гидролизовонному мальвидину (антоцианидину). Цветовые характеристики во время хроматографирования, до и после обработки парами аммиака, а также максимум поглощения видимой области выделенного антоциана (537 нм) сходятся с литературными данными для мальвидин-3-О-глюкозида [18]. При добавлении AlCl3 к раствору антоциана изменения в спектре вещества не наблюдаются. Сигналы спектра ЯМР вещества (табл. 3 и 4) сверяли с [19-24]. Все сигналы 1Н спектра выделенного антоциана коррелируют с сигналами 13С спектра и сходятся с литературными данными. Зависимость спектра гетероядерной корреляции (HMBC) ЯМР образца: С2 - Н4; С3 - Н4; С7 - Н8; С3’ - Н3’; С5’ - Н5’; С4’ - Н2’; С4’ - Н6’ согласуется с литературными данными [24]. В положительной области масс-спектра присутствует пик со значением 493 m/z (0,35) [М]+, который совпадает с молекулярной массой мальвидин-3-О-глюкозида. В отрицательной области имеется пик 509 m/z (0,40) [M+OH-Н]¯, образованный псевдооснованием моноглюкозида мальвидина. Таким образом, впервые совокупностью методов идентифицирован мажорный антоциан винограда Загадка Шарова, который является мальвидин-3-О-глюкозидом, что позволяет сравнивать хроматические характеристики вин Загадка Шарова с винами европейского происхождения. Таблица 3 1Н спектр ЯМР мажорного антоциана винограда Загадка Шарова (образец) и литературные данные для мальвидин-3-О-глюкозида Положение [19] [20] [21] [22] [23] Образец 4 8,80 8,94 8,91 8,95 8,94 9,00 6 6,59 6,60 6,58 7,18 6,72 6,65 8 6,86 6,83 6,83 6,95 7,02 6,94 2’,6’ 7,71 7,87 7,84 8,15 7,93 7,95 OCH3 3,87 3,91 3,94 3,79 3,90 3,97 Окончание табл. 3 Положение [19] [20] [21] [22] [23] Образец 1’’ - 5,25 5,30 5,39 5,35 5,32 2’’ - 3,30-3,71 3,62 3,35 3,45 3,62 3’’ - 3,30-3,71 3,55 3,25 3,40 3,53 4’’ - 3,30-3,71 3,43 3,10 3,25 3,39 5’’ - 3,30-3,71 3,55 3,95 3,48 3,55 6A’’ - 3,84 3,91 4,10 3,73 3,65 6B’’ - 3,65 3,72 3,80 3,52 3,88 Таблица 4 13C спектр ЯМР мажорного антоциана винограда Загадка Шарова (образец) и литературные данные для мальвидин-3-О-глюкозида Положение [23] [21] Образец 2 162,48 164,1 163,7 3 145,06 146,2 145,5 4 136,55 137,5 137,1 4а 113,26 114,2 113,2 5 158,77 160,3 158,9 6 103,00 104,0 103,3 7 170,10 172,2 170,2 8 94,89 95,9 95,2 8а 157,13 158,6 158,6 1’ 119,23 120,3 118,8 2’,6’ 109,96 111,2 110,5 3’ 149,51 150,6 149,6 4’ 145,87 147,3 145,8 5’ 149,51 150,6 149,6 OCH3 56,50 57,6 57,2 1’’ 103,25 104,5 103,7 2’’ 74,52 75,5 74,8 3’’ 76,82 79,3 78,0 4’’ 69,76 71,6 71,0 5’’ 78,12 78,8 78,7 6A’’ 61,54 62,7 62,0 6B’’ 61,54 62,7 62,1 Изучен состав антоцианов и показатели окраски натуральных сухих вин из ранних сортов винограда, культивируемого в Алтайском крае. Показано, что ультразвуковая обработка сусла увеличивает содержание полифенолов, кислотность и улучшает стабильность вин. Идентифицирован как мальвидин-3-О-глюкозид мажорный антоциан винограда Загадка Шарова.