УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК

ІНСТИТУТ ВИНОГРАДУ І ВИНА "МАГАРАЧ"

ТОЛСТЕНКО Дмитро Павлович

УДК 663.257.3:661.184.23 (043.3)

РОЗРОБКА МЕТОДИКИ ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНОЇ СХЕМИ

ОБРОБКИ БІЛИХ СТОЛОВИХ ВИНОМАТЕРІАЛІВ

05.18.07 - Технологія продуктів бродіння

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Ялта – 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті винограду і вина "Магарач" УААН

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор

ГЕРЖИКОВА ВІКТОРІЯ ГРИГОРІВНА,

інститут винограду і вина "Магарач",

зав. відділом хімії і біохімії вина

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, с.н.с.

МАКАРОВ ОЛЕКСАНДР СЕМЕНОВИЧ,

інститут винограду і вина "Магарач",

зав. лабораторією ігристих вин

кандидат технічних наук, доцент

КОШУР МИКОЛА ХРИСАНОВИЧ,

Одеська державна академія харчових

технологій, доцент кафедри технології

виноробства

Провідна організація: Український державний університет

харчових технологій, кафедра біотехнології

продуктів бродіння, екстрактів і напоїв,

Міністерство освіти і науки України, м. Київ

Захист відбудеться " 7 " травня 2002 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої ради Д .365.02 в Інституті винограду і вина "Магарач", УААН, за адресою: 98600, Автономна республіка Крим, м. Ялта, вул. Кірова, 31.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту винограду і вина "Магарач".

Автореферат дисертації розісланий " 5 " квітня 2002 р.

Учений секретар спеціалізованої ради,

доктор сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник Якушина Н.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Актуальними проблемами сучасної виноробної галузі є якість і конкурентноздатність продукції, що випускається, важливою складовою яких залишається стабільність до помутнінь фізико-хімічного характеру, у першу чергу, колоїдної природи. У формуванні помутнінь, згідно даним вітчизняних і зарубіжних учених (Г.Г.Валуйко; О.М.Датунашвілі; В.І.Зінченко; М.М.Павленко; В.Н.Єжов; В.О. Загоруйко; В.Г.Гержикова; E.Haslam; R.Moretti; H.Oh; P.Ribereau-Gayon; L.Usseglio-Tomasset), головну роль грають як окремі високомолекулярні сполуки, так і їх комплекси.

Для стабілізації винопродукції до колоїдних помутнінь розроблена і впроваджена в промисловість велика кількість технологічних прийомів і сорбентів. Однак дотепер не існує об'єктивних критеріїв, що дають можливість вибору як оптимальної схеми обробки, так і доз обклеюючих речовин, необхідних для стабілізації винопродукції до помутнінь колоїдної природи .

Мета дослідження розробити методику визначення оптимальної схеми обробки білих столових виноматеріалів проти необоротних колоїдних помутнінь на підставі вивчення трансформації комплексу біополімерів.

Задачі дослідження Вивчити і систематизувати склад комплексу біополімерів білих столових виноматеріалів; виявити вплив різних технологічних прийомів виробництва виноматеріалів на склад і тип комплексу біополімерів; установити взаємозв'язок між типом комплексу біополімерів виноматеріалів і схемою їх обробки; розробити алгоритм вибору оптимальної схеми і доз обклеюючих речовин для обробки білих столових виноматеріалів; розробити й апробувати методичні вказівки з обробки білих столових виноматеріалів проти необоротних колоїдних помутнінь.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема роботи входить у план науково-дослідних робіт ІВіВ "Магарач" (№ держ.реєстрації 0196U010342).

Наукова новизна. Вперше проведено систематизацію комплексів біополімерів білих столових виноматеріалів, у залежності від співвідношення компонентів виділено 5 типів комплексу; вивчено роль технологічних прийомів виробництва вина у формуванні типу комплексу біополімерів; встановлено вплив типу комплексу на режими і параметри обробки білих столових виноматеріалів проти необоротних колоїдних помутнінь; уточнено механізм взаємодії обклеюючих речовин з комплексом біополімерів виноматеріалів, який полягає в тому, що танін і желатин входять до складу міцел комплексу біополімерів, які потім усуваються бентонітом; розроблено алгоритм вибору оптимальної схеми і доз обклеюючих речовин для обробки білих столових виноматеріалів.

Практична значимість. Запропоновано критерій для вибору оптимальної схеми обробки в залежності від типу комплексу. Розроблено, апробовано і впроваджено в 2000-2002 р. в умовах АПК "Виноградний", ВАТ "Радсад" (Україна), ВАТ "Янтарное" (Російська Федерація) методику визначення оптимальної схеми обробки білих столових виноматеріалів проти необоротних колоїдних помутнінь. Обсяг впровадження склав 70,5 тис. дал столових виноматеріалів. Розроблено і затверджено УААН Методичні вказівки "Рекомендации по режимам переработки винограда и обработки белых столовых виноматериалов с целью обеспечения их стабильности" (РД .020-2000).

Особистий внесок здобувача складається в постановці задач досліджень, плануванні і постановці експериментів, аналізі й обробці отриманих результатів і їх впровадженні; розробці технічної документації і підготовці до друку наукових праць. Особистий внесок становить не менше 70%.

Апробація роботи. Основні положення і результати досліджень повідомлені на секції Вченої Ради ІВіВ "Магарач" по виноробству (1997-2000 р.), конференціях молодих вчених ("Научно-технический прогресс в агроиндустрии", Москва-Ялта, 1997; "Использование достижений современной науки в виноградарстве и виноделии", Ялта, 1998); XXIV Всесвітньому Конгресі винограду і вина (Майнц, Німеччина, 1999); курсах технохімічного і мікробіологічного контролю (Ялта, 2000-2001 р).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 10 робіт, у тому числі: 3 - у журналах, 5 - у збірниках наукових праць, 1 – у матеріалах наукової конференції, 1 – в інформаційному листку.

Об'єм і структура дисертації. Дисертація викладена на 110 сторінках машинописного тексту, складається з вступу, трьох розділів, висновків. Список використовуваної літератури включає 171 найменування, у тому числі 64 – зарубіжних авторів. Робота містить 23 таблиці і 16 малюнків, має 4 додатки.

ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

На підставі робіт вітчизняних і закордонних вчених (Г.Г.Валуйко, О.М.Датунашвілі, В.Н.Єжов, В.О.Загоруйко, В.І.Зінченко, М.М.Павленко, В.Г.Гержикова, Е.Haslam, R.Moretti, H.Oh, P.Ribereau-Gayon, T.Somers, M.Paetzold, L.Usseglio-Tomasset, K.Wucherpfennig, K.Yokotsuka) проведено аналіз компонентів колоїдної системи виноматеріалів і вин, що беруть участь у формуванні необоротних колоїдних помутнінь. Розглянуто технологічні прийоми виробництва і стабілізації білих столових виноматеріалів, що впливають на процеси трансформації комплексу біополімерів. Проаналізовано основні положення існуючої в даний час теорії процесу взаємодії обклеюючих речовин з компонентами колоїдної системи виноматеріалів.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Матеріалами досліджень були білі столові виноматеріали і вина, одержані в сезони виноробства 1997-2000 рр. з винограду сортів Аліготе, Ркацителі, Рислінг рейнський, Шардоне, Фетяска, Піно сірий в умовах мікровиноробства і виробництва в ПДГ "Магарач", АПК "Виноградний", АТ ім. С.Перовської, Інкерманського заводу марочних вин (АР Крим); ВАТ "Радсад", СПК "Ліманський (Миколаївська обл., Україна); ВАТ "Янтарное" (Ростовська обл., Російська Федерація). Обсяг виборки склав понад 500 зразків білих столових виноматеріалів і вин.

У роботі використовували допоміжні матеріали освітлюючої і стабілізуючої дії: бентоніт (аскангель, Seporit, NaCalit-eisenarm); желатин, танін, колоїдний розчин диоксида кремнію (Продукт АК, "СХН"), Mostreineisenarm (активоване вугілля виробництва Німеччини), ферментні препарати вітчизняного і закордонного виробництва (Пектофоєтідін П10х, Флораза, Новокларізім).

Схема експерименту передбачала визначення фізико-хімічних показників виноматеріалів, якісний і кількісний аналіз складу компонентів комплексу біополімерів, аналіз впливу технологічних прийомів виробництва й обробки білих столових виноматеріалів на склад і властивості комплексу біополімерів, встановлення співвідношень між складом і властивостями комплексу біополімерів білих столових виноматеріалів і технологією їх обробки. Дослідження проводили за допомогою методів багатофакторного планування експериментів [Грачев Ю.П., 1979]. Достовірність отриманих результатів забеспечувалася проведенням дослідів в 3-5 повторностях.

При виконанні досліджень використовували описані в спеціальній літературі атестовані методи аналізу хімічного складу і властивостей виноматеріалів і вин на основі колориметрії, титриметрії, хроматографії і спектрофотометрії.[Методы технохимического и микробиологического контроля в виноделии, 1980; Сборник международных методов анализа и оценки вин и сусел, 1993].

Визначення складу комплексу біополімерів білих столових виноматеріалів здійснювали після його виділення методом іонообмінної хроматографії на катіоніті КМ-2П [Гержикова В.Г. і спів., 1996; Моренко О.Б, 1997].

Дослідження молекулярної маси білків у складі комплексу біополімерів проводили з використанням тонкошарового електрофорезу в поліакріламідному гелі способом SDS-PAGE [Зінькевич Е.Л., 1992].

Визначення схильності виноматеріалів і вин до необоротних колоїдних помутнінь здійснювали за допомогою танінового [Павленко М.М., 1981] і модифікованого танінового [Моренко О.Б., 1997] тестів.

Результати досліджень обробляли методами математичної статистики, кореляційного, регресійного і дискриминантного аналізу [Доерфель К., 1969] за допомогою пакетів прикладних програм MICROSOFT EXCEL, STATISTICA, COPLOT, Harvard Graphics. Рівень надійної імовірності Рд = 95 %.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Склад комплексу біополімерів білих столових виноматеріалів і вин. Дослідження комплексів біополімерів 167 зразків білих столових виноматеріалів і вин показало, що масова концентрація білка в складі комплексу варіює від 2 до 40 мг/дм3. Концентрація комплекснозв'язаних полісахаридів, що складаються з нейтральних полісахаридів і пектину (до 20 %), становить від 6 до 45 мг/дм3. Фенольні речовини, представлені, в основному, полімерними формами катехінової природи, містяться в комплексі в кількості 5 – 35 мг/дм3. Отримані дані дозволили нам виділити серед існуючих комплексів кілька типів, що відрізняються за своїм складом і властивостями (табл. 1). Критеріями розподілу комплексів за типом стали співвідношення масових концентрацій фенольних сполук і білка, а також наявність білків високої молекулярної маси в складі комплексу (понад 55 Да).

Таблиця 1 –

Основні типи комплексів біополімерів білих столових виноматеріалів і вин

Тип комплексу біополімерів | Підтип комплексу біополімерів | Наявність високомолекулярних білків | Відношення (фенольні речовини) / (білок) у складі комплексу біополімерів

Iа | + | 0,3 | б | - | 0,3 | II | а | + | 0,3 – 0,8 | б | - | 0,3 – 0,8 | IIIа | + | 0,8 – 1,6 | б | - | 0,8 – 1,6 | IVа | + | 1,6 | б | - | 1,6 | Vа | + | 2,0 | б | - | 2,0 |

Для оцінки наявності високомолекулярних білків нами розроблено експрес-тест, що полягає у спільному внесенні у пробу виноматеріалу розчинів галотаніну і пероксида водню, короткочасному термостатуванні і наступному вимірі мутності зразка.

Представлені діапазони варіювання компонентів складу комплексів біополімерів характерні для всіх білих столових виноматеріалів і вин, поза залежністю від сорту винограду і зони його зростання.

Таким чином, проведена нами систематизація дозволила виділити п'ять типів комплексу біополімерів білих столових виноматеріалів, що відрізняються співвідношенням білкової і фенольної складових. Кожний тип, у свою чергу, поділяється на два підтипи у залежності від наявності білків високої молекулярної маси.

Вплив технологічних прийомів виробництва виноматеріалів на формування в них необоротних колоїдних помутнінь. Дослідження впливу режимів переробки винограду на колоїдну систему білих столових виноматеріалів показало, що пресування винограду цілими гронами приводить до формування у виноматеріалах комплексу біополімерів III або IV типу, тоді як введення стадії подрібнення дозволяє зменшити вміст у виноматеріалі комплекснозвязаних фенольних сполук.

Виявлено істотний вплив типу дробарки на склад і властивості комплексу біополімерів білих столових виноматеріалів: жорсткі режими подрібнення із використанням відцентрових дробарок-гребеневідокремлювачів призводять до одержання виноматеріалів з III або IV типом комплексу, м'яка переробка із використанням щекового преса-стікача ВПГ-30 дозволяє одержати комплекс біополімерів I або II типу, який, як правило, містить у своєму складі білки високої молекулярної маси. Валкова дробарка-гребеневідокремлювач типу ВДГ займає проміжне положення: при використанні її для переробки винограду отримані виноматеріали містять комплекс біополімерів II або III типу (табл. 2).

Аналіз ролі різних освітлюючих речовин у формуванні комплексу біополімерів білих столових виноматеріалів (табл. 3) показав, що використання для освітлення сусла бентоніту приводити до вилучення фракцій комплексу з низьким вмістом фенольних сполук, при цьому практично не зачіпаються білки високої молекулярної маси. Аналогічно не вилучаються високомолекулярні білки й обробкою колоїдним розчином діоксида кремнію ("СХН") у з'єднанні з желатином, однак при цьому не відбувається істотного зростання долі фенольних речовин у складі комплексу біополімерів. Застосування для освітлення сусла препаратів Seporit (бентоніт) і Mostreineisenarm (активоване вугілля) не призводить до якоїсь значної зміни складу комплексу біополімерів виноматеріалів, що може свідчити про відсутність у цих сорбентів стабілізуючих властивостей. Значний вплив на склад комплексу біополімерів має обробка сусла пектопротеолітичними ферментними препаратами: їх використання знижує вміст комплекснозв`язаних полісахаридів і дозволяє вилучити білки високої молекулярної маси, що позитивно позначається на подальшій обробці виноматеріалів.

Таблиця 2 –

Вплив стадії подрібнення винограду на склад і властивості комплексу

біополімерів виноматеріалів з винограду сортів Аліготе і Ркацителі

(АПК "Виноградний, 1999 р.)

Тип дробарки | Вихід сусла, дал/т | Склад комплексу біополімерів, мг/дм3 | Співвідношення в складі комплексу біополімерів: білки : фенольні речовини : полісахариди | Тип комплексу

Білки | Фенольні речовини | Полісаха-риди

Аліготе

ВПГ 30 | 48 | 22,8 | 5,9 | 48,4 | 1:0,26:2,12 | Iа

-"- | 58 | 22,0 | 8,8 | 40,2 | 1:0,40:1,83 | IIа

ВДГ 20 | 50 | 19,2 | 11,5 | 35,4 | 1:0,63:1,84 | IIб

-"- | 60 | 19,6 | 14,2 | 31,2 | 1:0,72:1,59 | IIб

ЦДГ20 | 50 | 13,1 | 19,8 | 22,6 | 1:1,51:1,73 | IIIб

-"- | 60 | 11,9 | 20,3 | 18,4 | 1:1,71:1,55 | IVб

Ркацителі

ВПГ 30 | 49 | 12,4 | 4,2 | 25,6 | 1:0,33:2,06 | IIа

-"- | 60 | 13,8 | 6,9 | 27,1 | 1:0,50:1,96 | IIа

ВДГ 20 | 52 | 10,7 | 9,1 | 20,2 | 1:0,66:1,89 | IIб

-"- | 62 | 10,1 | 11,6 | 21,2 | 1:1,15:2,10 | IIIб

ЦДГ 20 | 52 | 10,4 | 17,1 | 18,4 | 1:1,64:1,77 | IVб

-"- | 62 | 8,7 | 19,8 | 16,7 | 1:2,28:1,92 | IVб

Оскільки освітлення сусла впливає на тип комплексу біополімерів, нами була досліджена можливість оптимізації параметрів освітлення сусла з метою одержання виноматеріалів із різним типом комплексу біополімерів. На підставі реалізації дробового факторного експерименту ДФЕ·63 були розроблені мультирегресійні моделі складу комплексу біополімерів у залежності від виходу сусла, температури і часу його освітлення. Для отриманих рівнянь коефіцієнти детермінації становлять, відповідно, 0,985 і 0,987 при Рд = 95 %.

Y1 = 1,502X1 + 1,023X2 – 0,0077X12 – 0,016X1Х2 – 2,3810-5X1X2X3

Y2 = 2,30 – 0,086X1 + 0,018X2 + 0,014X3 + 0,0011X12 + 3,310-4X32 – 4,710-4X1X3

де: X1 – вихід сусла, дал/т;

X2 – температура освітлення сусла, оС;

X3 – час освітлення сусла, год;

Y1 – масова концентрація комплексу біополімерів, мг/дм3;

Y2 – співвідношення (фенольні речовини):(білки) у складі комплексу

біополімерів.

Таблиця 3 –

Вплив освітлення сусла на склад комплексу біополімерів

білого столового виноматеріалу з винограду сорта Аліготе

(АПК "Виноградний, 1998 р.)

Найменування досліду | Склад комплексу біополімерів, мг/дм3Співвідношення у складі комплексу біополімерів, білки : фенольні речовини : полісахаридиТип комп-лексубілки | фенольні речовини | поліса-хариди | Контроль | 19,5 | 7,5 | 34,11 : 0,38 : 1,75 | IIа | Бентоніт | 10,2 | 7,2 | 24,0 | 1 : 0,72 : 1,82 | IIа

Seporit | 22,2 | 5,1 | 44,4 | 1 : 0,23 : 2,00 | Iа

Желатин | 26,0 | 6,0 | 24,8 | 1 : 0,23 : 0,95 | Iа

Mostgelatine | 24,3 | 6,4 | 22,3 | 1 : 0,26 : 0,92 | Iа

Mostreineisenarm | 20,5 | 6,0 | 39,9 | 1 : 0,29 : 1,95 | Iа

"СХН" + желатин | 14,8 | 6,125,21 : 0,41 : 1,70 | IIа | Пектофоєтідін П10х | 20,0 | 4,315,51 : 0,21 : 0,77 | Iб | Новокларізім | 20,8 | 4,816,6 | 1 : 0,23 : 0,80 | Iб | Флораза | 21,2 | 6,1 | 25,2 | 1 : 0,29 : 1,19 | Iб |

Аналіз отриманих закономірностей показав, що збільшення виходу сусла або температури його освітлення призводить до зростання фенольної складової комплексу біополімерів, що свідомо ускладнює подальшу обробку виноматеріалу; зменшення часу відстоювання призводить до неповного вилучення компонентів сусла, що каламутять, це також негативно позначається на якості готової винопродукції.

Таким чином, отримані нами дані свідчать про те, що стадія переробки винограду відіграє вирішальну роль у формуванні типу комплексу біополімерів: використання різних технологічних прийомів призводить до одержання виноматеріалів, що містять комплекс біополімерів різного типу.

Динаміка складу і властивостей комплексу біополімерів при обробці виноматеріалів. При дослідженні впливу процесу обробки виноматеріалів на склад і властивості комплексу біополімерів встановлено, що стабілізація виноматеріалів до необоротних колоїдних помутнінь призводить до зниження в них концентрації всіх комплекснозв'язаних біополімерів, причому відносне вилучення окремих компонентів істотно залежить від властивостей сорбентів, що застосовувалися для обробки.

При обробці виноматеріалів бентонітом (табл. 4) відбувається переважне вилучення фракцій комплексу біополімерів, що містять низькі кількості фенольних сполук. Показання експрес-тесту, більші одиниці, свідчать про те, що обробка бентонітом не торкається білків високої молекулярної маси (підтип а), при цьому з високих значень танінового тесту випливає, що бентонітом не вилучаються і фракції комплексу, які містять низькомолекулярні білки, зв'язані з високою кількістю фенольних сполук (тип ІІІб, ІVб).

Таблиця 4 –

Трансформація комплексу біополімерів виноматеріалу

при обробці бентонітом у різних дозах

(виноматеріал з винограду сорта Аліготе, ПДГ "Магарач", 1999 р.)

Доза внесеного бентоніту, мг/дм3 | Масова концентрація компонентів комплексу біополімерів, мг/дм3 | Співвідношення в складі комплексу біополімерів, білки : фенольні речовини : полісахариди | Тані-новий тест, ф.о.. | Експрес-тест, ф.о.

Білки | фенольні речовини | полісахариди | До обробки | 25,0 | 8,5 | 30,3 | 1 : 0,34 : 1,21 | 58,1 | 44,2

1 | 21,3 | 8,0 | 26,6 | 1 : 0,37 : 1,25 | 22,7 | 19,4

2 | 17,5 | 7,4 | 22,1 | 1 : 0,43 : 1,26 | 15,2 | 12,8

3 | 14,5 | 7,0 | 19,9 | 1 : 0,48 : 1,38 | 12,7 | 11,4

4 | 7,1 | 6,6 | 15,2 | 1 : 0,92 : 2,15 | 5,6 | 5,8

5 | 5,3 | 6,2 | 12,2 | 1 : 1,17 : 2,30 | 2,9 | 5,2

6 | 5,1 | 6,2 | 11,9 | 1 : 1,22 : 2,33 | 2,7 | 5,1

Введення у виноматеріал желатину призводить до зростання концентрації всіх комплекснозв'язаних біополімерів, що свідчить про те, що молекули желатину взаємодіють не тільки з частками комплексу, але і із вільними біополімерами. Виявлено лінійну залежність між дозою внесеного желатину і приростом концентрації комплекснозв'язаних фенольних сполук і полісахаридів, коефіцієнти кореляції склали, відповідно, 0,97 і 0,98 при Рд = 95 %.

Використання для обробки желатину в сполученні з бентонітом (рис.1) дозволяє вилучити з виноматеріалу фракції комплексу біополімерів із різним вмістом фенольних сполук, однак і в цьому випадку не відбувається вилучення з виноматеріалу білків високої молекулярної маси (підтип а), що підтверджується результатами тестування. Так, для виноматеріалу, обробленого 40 мг/дм3 желатину і 3 г/дм3 бентоніту, показання танінового й експрес-тестів склали 0,8 і 5,8 ф.о. відповідно.

Виноматеріал з винограду сорта Ркацителі, АТ ім.С.Перовської, 1999 р.

Доза бентоніту при обробці склала 3 г/дм3.

Аналогічну дію надає колоїдний розчин діоксида кремнію ("СХН"), що застосовували для обробки в сполученні з желатином. При цьому слід зазначити труднощі при обробці "СХН" і желатином виноматеріалів, що містять комплекс біополімерів четвертого типу. Виявлено також зниження ефективності обробки "СХН" виноматеріалів, що містять великі кількості білка, вихідні значення танінового тесту в яких перевищують 70 ф.е.

При дослідженні впливу обробки теплом на склад комплексу біополімерів виявлено, що під час теплової обробки вилучаються фракції комплексу біополімерів, які легко взаємодіють з бентонітом і без нагрівання зразка. Зниження концентрації білків під час теплової обробки виноматеріалів не перевищує 16 % від їх вихідної кількості, тоді як обробка бентонітом призводить до зниження концентрації білків на 35-55 %.

Таким чином, серед вивчених прийомів стабілізації виноматеріалів до необоротних колоїдних помутнінь нами не виявлено способів, що торкаються усіх фракцій їх комплексу біополімерів. Обробка вищевказаними обклеюючими речовинами впливає на комплекси біополімерів підтипу б, практично не торкаючись високомолекулярних білків, що і формують схильність до необоротних колоїдних помутнінь білих столових виноматеріалів.

Дослідження впливу таніну на склад комплексу біополімерів показало (рис. 2), що його молекули безпосередньо проникають до складу комплексу, витісняючи з нього полісахариди. При цьому слід зазначити, що збільшення дози внесеного таніну з 40 до 100 мг/дм3, не призводить до істотної трансформації складу комплексу. Очевидно, таніном витісняються ті полісахариди, що зв'язані з білком слабкими донорно-акцепторними і водневими зв'язками, а наявність ковалентнозв'язаних полісахаридів обмежує кількість активних груп білка, що реагують із молекулами таніна.

Виноматеріал з винограду сорта Рислінг рейнський,

АПК "Виноградний", 1997 р.

Дані, наведені в таблиці 5, свідчать про те, що обробка бентонітом дозволяє знизити вміст комплексу біополімерів на 47 %, обробка желатином і бентонітом – на 60 %, використання таніну в сполученні із желатином і бентонітом знижує концентрацію комплексу біополімерів на 78 %. Отже, спільне використання таніну, желатину і бентоніту при обробці виноматеріалів призводить до найбільш повного вилучення всіх комплекснозв'язаних біополімерів.

Таблиця 5 –

Вплив обробки виноматеріалу таніном, желатином і бентонітом

на концентрацію комплексу біополімерів

(білий столовий виноматеріал, ПДГ "Магарач", 1998 р.)

Доза внесеного таніну, мг/дм3 | Доза внесеного желатину, мг/дм3

0 | 10 | 20 | 40 | Масова концентрація комплексу, мг/дм30 | 37,8 | 32,9 | 28,8 | 28,8 | 10 | 40,6 | 20,0 | 19,2 | 22,8 | 20 | 37,3 | 29,8 | 17,0 | 21,3 | 40 | 40,2 | 31,9 | 20,0 | 22,1 |

Примітки:

1) Вихідна масова концентрація комплексу біополімерів 71,9 мг/дм3 .

2) Доза бентоніту при обробці 3 г/дм3.

Тестування виноматеріалів на схильність до необоротних колоїдних помутнінь після їх обробки таніном разом із желатином і бентонітом, а також дослідження молекулярно-масового розподілу білків у цих виноматеріалах показало, що включення таніну в схему обробки торкається усіх фракцій комплексу біополімерів, у тому числі і комплексів підтипу а. Таким чином, використання цього способу обробки дозволяє збільшити стабільність винопродукції до необоротних колоїдних помутнінь

Розробка оптимальної схеми обробки білих столових виноматеріалів. Отримані дані дозволили нам уточнити існуючий у даний час механізм протікання процесу обробки білих столових виноматеріалів проти необоротних колоїдних помутнінь. При внесенні у виноматеріали таніну відбувається включення останнього до складу комплексу біополімерів за рахунок витиснення комплекснозв'язаних полісахаридів. При внесенні обклеюючих речовин білкової природи (желатин, рибний клей, альбумін, казеїн і т.п.) останні також проникають до складу комплексу, при цьому відбувається утворення комплексів виду: білок - танін - желатин, що легко сорбуються на бентоніті. Внесений у виноматеріал бентоніт сорбує на собі міцели комплексу, флокулює і, осідаючи, захоплює із собою частки біополімерів, завислі в об'ємі розчину.

Таким чином, ефективність різних схем обробки виноматеріалів проти необоротних колоїдних помутнінь у значній мірі залежить від типу комплексу біополімерів, отже склад комплексу, що обумовлює його тип, відіграє чільну роль у виборі оптимальної схеми обробки (табл. 6).

Таблиця 6 –

Взаємозв'язок типу комплексу з оптимальною схемою обробки виноматеріалу

Схема обробки | Тип комплексу біополімерів

Обробка бентонітом | Iб, IIб

Обробка желатином і бентонітом | IIб, IIIб, IVб, Vб

Обробка "СХН" і желатином | IIб, IIIб

Обробка таніном, желатином і бентонітом | Iа, IIа, IIIа, IVа, Vа

Серед виявлених нами типів комплексу біополімерів для вилучення комплексів, що містять білки високої молекулярної маси (підтип а), варто обробляти виноматеріали таніном у сполученні з желатином і бентонітом.

При відсутності високомолекулярних білків варто застосовувати наступні схеми обробки:

I тип комплексу – обробка бентонітом;

II, III типи комплексу – обробка бентонітом або желатином і бентонітом (остання може бути замінена обробкою "СХН" і желатином);

IV, V типи комплексу – обробка високими дозами желатину і бентоніту.

Однак, метод виділення комплексу біополімерів і визначення його складу досить складні для відтворення в умовах виробництва, тому нами була розроблена система показників для визначення оптимальної схеми обробки і доз обклеюючих речовин у виробничій лабораторії.

Згідно отриманим нами даним, обробка виноматеріалу бентонітом у дозі 6 г/дм3 дозволяє практично цілком вилучити фракції комплексу біополімерів, що реагують із ним. При цьому в зразку лишаються фракції комплексу, які містять білки високої молекулярної маси, що виявляються експрес-тестом, а також танізовані фракції низькомолекулярних білків, що виявляються таніновим тестом. За співвідношенням показань цих двох тестів можна якісно визначити тип комплексу досліджуваного виноматеріалу і підібрати оптимальну схему обробки (табл. 7).

Таблиця 7 –

Вибір оптимальної схеми обробки

Показання тестів, ф.о. | Оптимальна схема

обробки | Тип комплексу

Таніновий

(Т) | Експрес-метод

(Е)

Т < 1 | Е < 1 | Бентоніт | Iб, IIб

Т > 1 | Е < Т | Желатин + бентоніт або "СХН" + желатин | IIб, IIIб, IVб, Vб

Е > Т | Танін + желатин + бентоніт | Iа, IIа, IIIа, IVа, Vа

Таким чином, нами розроблений критерій вибору оптимальної схеми обробки білих столових виноматеріалів, заснований на оцінці співвідношення танінового й експрес-тестів виноматеріалу, обробленого надлишком бентоніту.

Шляхом математичного аналізу результатів обклеювання понад 450 зразків білих столових виноматеріалів нами була встановлена залежність між показаннями танінового тесту виноматеріалу і співвідношеннями доз желатину і бентоніту, використаних для його обробки. Отримана залежність представлена у вигляді формули, що дозволяє обчислити оптимальне співвідношення доз обклеюючих речовин. Для розрахунку оптимального співвідношення желатину і бентоніту, необхідного для обробки виноматеріалу, використовують значення танінового тесту зразка, обробленого желатином і бентонітом у двох базових співвідношеннях. Оптимальні дози обклеюючих речовин визначають шляхом спробного обклеювання дозами, кратними отриманому співвідношенню.

При необхідності введення таніну в схему обробки його доза встановлюється в залежності від вмісту високомолекулярних білків і складає 20 мг/дм3 при наявності менше 5 % і 40 мг/дм3 - при наявності більше 5 % високомолекулярних білків

Таким чином, усе вищевикладене дозволило нам розробити методику вибору оптимальної схеми обробки білих столових виноматеріалів проти необоротних колоїдних помутнінь, основні етапи якої представлені на рис. 3.

На першому етапі відбувається вибір оптимальної схеми обробки білих столових виноматеріалів на основі розробленого нами критерію. Оптимальна схема обробки визначається виходячи зі співвідношення показань танінового й експрес-тестів зразка, обробленого 6 г/дм3 бентоніту. У випадку, якщо показання експрес-тесту перевищують показання танінового тесту і

Так Ні

Т1 = 1

Ні Е1 > 1 Так Так Е1 > Т1 Ні

Рис. 3. Алгоритм методики вибору схеми обробки і доз обклеюючих речовин

при цьому більші одиниці, оптимальною схемою буде обробка таніном у сполученні з желатином і бентонітом; якщо показання танінового тесту більші одиниці і більші показань експрес-тесту, то необхідна обробка желатином і бентонітом; показання обох тестів, менші одиниці, свідчать про необхідність обробки тільки бентонітом.

На другому етапі здійснюється визначення оптимального співвідношення желатину і бентоніту, необхідного для обробки. Оптимальне співвідношення доз обклеюючих речовин визначається розрахунковим методом на підставі значень танінового тесту зразків, оброблених желатином і бентонітом у двох базових співвідношеннях.

Для скорочення часу дослідження операції першого і другого етапів здійснюються паралельно.

На третьому етапі оптимальні дози обробки визначаються за допомогою спробних обклеювань. При цьому спробне обклеювання желатином і бентонітом або таніном у сполученні з желатином і бентонітом здійснюється в дозах, кратних оптимальному співвідношенню, що було визначено на другому етапі. Оптимальні дози обробки визначаються на підставі показань експрес-тесту, менших 1 ф.о.

Розроблена методика пройшла виробничі і приймальні випробування в умовах АПК "Виноградний". У ході випробувань стабільність контрольних виноматеріалів, оброблених відповідно до нормативної документації, склала від 4 до 12 місяців, тоді як термін стабільності всіх дослідних зразків перевищив 12 місяців. За результатами апробації методику було рекомендовано до широкого застосування у виноробній галузі.

Методика визначення оптимальної схеми обробки білих столових виноматеріалів проти необоротних колоїдних помутнінь була впроваджена в умовах ВАТ "Радсад" (Миколаївська обл., Україна) і ВАТ "Янтарное" (Ростовська обл., Російська федерація). Загальний об`єм упровадження склав 70,5 тисяч дал білих столових виноматеріалів.

На підставі отриманих результатів було розроблено Методичні вказівки "Рекомендации по режимам переработки винограда и обработки белых столовых виноматериалов с целью обеспечения их стабильности" РД 00334830.020_, затверджені УААН 15.05.2001 р.

ВИСНОВКИ

1. Відсутність в сучасних умовах об'єктивних критеріїв вибору оптимальної схеми обробки істотно утрудняє забезпечення тривалої стабільності білих столових виноматеріалів до необоротних колоїдних помутнінь.

2. В результаті проведених досліджень вивчений склад комплексу біополімерів білих столових виноматеріалів, що складається з білків, фенольних сполук, полісахаридів; у залежності від співвідношення (фенольні речовини):(білки) і наявності високомолекулярних білків виділено п'ять типів комплексу біополімерів, що визначають схему обробки виноматеріалів проти необоротних колоїдних помутнінь.

3. Досліджено вплив технологічних прийомів переробки винограду й освітлення сусла на формування типу комплексу біополімерів білих столових виноматеріалів; показано, що для одержання комплексу біополімерів II або III типу варто переробляти виноград із використанням валкової дробарки-гребеневідокремлювача, сусло в кількості 55-60 дал/т належить освітлювати протягом 18-24 годин при температурі 14-16 оС з обробкою ферментними препаратами пектопротеолітичної дії.

4. Розроблено алгоритм вибору схеми обробки білих столових виноматеріалів проти необоротних колоїдних помутнінь на основі співвідношення показань тестів у виноматеріалі, обробленому надлишком бентоніту. Оптимальне співвідношення обклеюючих речовин визначається розрахунковим методом на підставі показань тестів виноматеріалів, оброблених желатином і бентонітом у базових співвідношеннях.

5. Розроблена, апробована в АПК "Виноградний" і впроваджена на підприємствах галузі методика визначення оптимальної схеми обробки виноматеріалів проти необоротних колоїдних помутнінь. Загальний об`єм упровадження склав 70,5 тис. дал столових виноматеріалів.

6. Розроблені і затверджені УААН Методичні вказівки "Рекомендации по режимам переработки винограда и обработки белых столовых виноматериалов с целью обеспечения их стабильности".

СПИСОК РОБІТ,

опублікованих за результатами дисертації

1. Моренко О.Б., Гержикова В.Г., Толстенко Д.П. Разработка модифицированного способа определения склонности вин к необратимым коллоидным помутнениям // Виноград и вино России. – 1998. – № 6. – С.23-24. (Особистий внесок полягає в отриманні та обробці експериментальних даних).

2. Вплив технологічних факторів переробки винограду на біополімери вина / Гержикова В.Г., Чурсіна О.О., Моренко О.Б., Толстенко Д.П., Шарапова Т.О. // Виноград. Вино. – 2000. № 1. – С. 18-19. (Особистий внесок полягає в обробці, узагальненні та друкуванні отриманих даних).

3. Исследование влияния технологических приемов обработки сусла и виноматериалов на стабильность белых столовых вин / Чурсина О.А., Гержикова В.Г., Толстенко Д.П., Бабакина Э.Л. // Магарач. Виноградарство и виноделие. – 2000. – № 4. – С. 15-18. (Особистий внесок полягає в отриманні експериментальних матеріалів, обробці та друкуванні результатів).

4. Разработка теста на окислительное покоричневение / Чурсина О.А., Бабакина Н.В., Толстенко Д.П., Ермихина М.В. // Сб.науч.тр. "Научно-технический прогресс в агроиндустрии". – М.-Ялта. – 1997. – С.74-75. (Особистий внесок полягає в обробці та підготовці до друку експериментальних даних).

5. Толстенко Д.П., Шарапова Т.А., Шольц-Куликов Е.П. К вопросу о составе комплекса биополимеров обработанных виноматериалов // Сб.науч.тр. ИВиВ "Магарач" "Использование достижений современной науки в виноградарстве и виноделии". – Ялта. – 1998. – Т.2. – С. 59-63. (Особистий внесок полягає в отриманні, узагальненні та друкуванні експериментальних даних).

6. Гниломедова Н.В., Толстенко Д.П., Гержикова В.Г. Влияние массовой концентрации железа на склонность виноматериалов к окислительному покоричневению // Сб.науч.тр. ИВиВ "Магарач" "Использование достижений современной науки в виноградарстве и виноделии". – Ялта. – 1998. – Т.2. – С. 68-70. (Особистий внесок полягає в плануванні експерименту та обробці результатів).

7. Исследование процессов, протекающих при обработке виноматериалов против необратимых коллоидных помутнений / Толстенко Д.П., Гержикова В.Г., Гниломедова Н.В., Шарапова Т.А. // Виноградарство и виноделие: сб.науч.тр. ИВиВ "Магарач". – Ялта. – 2000. – т. XXXI. – С. 56-59. (Особистий внесок полягає в теоретичному аналізі механізму обклеювання, плануванні та постановці експериментів, узагальненні та друкуванні результатів).

8. Трансформация состава комплекса биополимеров белых столовых виноматериалов в процессе их обработки / Толстенко Д.П., Толстенко Н.В., Чурсина О.А., Гержикова В.Г. // Труды научного центра виноградарства и виноделия. – Ялта. – 2000. – т. II, кн. 2. – С. 94-101. (Особистий внесок полягає в отриманні та обробці експериментальних матеріалів, друкуванні даних).

9. The method for determination of wine susceptibility to colloidal clouds / Gherzhikova V.G., Chursina O.A., Morenko O.B., Babakina N.V., Tolstenko D.P. // XXIV weltkongress fьr rebe und wein. – Maintz, Deutschland. – 05-09 July 1999. – P. 179-183. (Особистий внесок полягає в теоретичному та практичному аналізі проблеми, узагальненні результатів).

10. Характеристика комплексов биополимеров, ответственных за помутнения коллоидного характера в винах: Информационный листок / Чурсина О.А., Зинькевич Э.Л., Бабакина Н.В., Толстенко Д.П., Гниломедова Н.В. – Симферополь, 1999. - № 37. – 4 с. (Особистий внесок полягає в отриманні та узагальненні експериментальних даних, друкуванні результатів).

Анотація.

Толстенко Д.П. Розробка методики визначення оптимальної схеми обробки білих столових виноматеріалів.

Дисертація (рукопис) на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.07 - Технологія продуктів бродіння.

Інститут винограду і вина "Магарач" – Ялта, 2002.

Захищається 10 наукових праць, що містять результати з обґрунтування методики вибору оптимальної схеми стабілізації білих столових виноматеріалів до необоротних колоїдних помутнінь.

Встановлено п'ять типів комплексів біополімерів білих столових виноматеріалів у залежності від співвідношення (фенольні речовини)/(білки) і наявності високомолекулярних білків у складі комплексу. Досліджено вплив технологічних прийомів виробництва вина на формування типу комплексу біополімерів. Вивчена трансформація комплексу біополімерів білих столових виноматеріалів при їхній обробці, встановлений взаємозв'язок між типом комплексу біополімерів та оптимальною схемою обробки виноматеріалу проти необоротних колоїдних помутнінь. Розроблено методику визначення оптимальної схеми обробки і доз обклеюючих речовин, що ввійшла до Методичних вказівок "Рекомендации по режимам переработки винограда и обработки белых столовых виноматериалов с целью обеспечения их стабильности", затверджені УААН..

Ключові слова: білі столові виноматеріали, необоротні колоїдні помутніння, комплекс біополімерів, білки, фенольні речовини, полісахариди, схема обробки, танін, желатин, бентоніт, тест, стабільність.

Аннотация.

Толстенко Д.П. Разработка методики определения оптимальной схемы обработки белых столовых виноматериалов.

Диссертация (рукопись) на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.07 - Технология продуктов брожения.

Институт винограда и вина "Магарач" – Ялта, 2002.

Защищается 10 научных работ, содержащих результаты по обоснованию методики выбора оптимальной схемы стабилизации белых столовых виноматериалов к необратимым коллоидным помутнениям.

Проведен анализ компонентов коллоидной системы белых столовых виноматериалов и вин, участвующих в формировании необратимых коллоидных помутнений.

Установлено пять типов комплексов биополимеров белых столовых виноматериалов в зависимости от соотношения (фенольные вещества)/(белки) и наличия высокомолекулярных белков в составе комплекса.

Исследовано влияние технологических приемов винопроизводства на формирование типа комплекса биополимеров. Показано, что более жесткие режимы переработки винограда приводят к получению комплексов биополимеров III или IV типа. Проведена оптимизация параметров осветления сусла с целью получения виноматериалов с различным типом комплекса биополимеров. Для получения виноматериалов с II или III типом комплекса следует перерабатывать виноград с использованием валковой дробилки-гребнеотделителя, сусло в количестве 55-60 дал/т следует осветлять в течение 18-24 часов при температуре 14-16 оС с обработкой ферментными препаратами пектопротеолитического действия.

Изучена трансформация комплекса биополимеров белых столовых виноматериалов при их обработке, показано, что большинство существующих схем обработки не приводят к удалению высокомолекулярных белков. Установлена взаимосвязь между типом комплекса биополимеров и оптимальной схемой обработки виноматериала против необратимых коллоидных помутнений: при наличии высокомолекулярных белков (подтип а) следует обрабатывать виноматериал танином в сочетании с желатином и бентонитом; виноматериалы с I и II типами комплекса обрабатываются бентонитом, в остальных случаях следует использовать обработку желатином и бентонитом ил "СПН" и желатином.

Разработана методика определения оптимальной схемы обработки и доз оклеивающих веществ, которая вошла в Методические указания "Рекомендации по режимам переработки винограда и обработки белых столовых виноматериалов с целью обеспечения их стабильности", утвержденные УААН. Методика прошла производственную апробацию и внедрена на предприятиях отрасли. Объем внедрения составил 70,5 тыс дал столовых виноматериалов.

Ключевые слова: белые столовые виноматериалы, необратимые коллоидные помутнения, комплекс биополимеров, белки, фенольные вещества, полисахариды, схема обработки, танин, желатин, бентонит, тест, стабильность.

Annotation

Tolstenko D.P. Development of methods for the determination of the optimum fining scheme for white table wine materials.

The thesis (a manuscript) for the academic degree of Candidate of Technical Sciences. Speciality 05.18.07 – Fermentation Products Technology.

Institute for Vine and Wine "Magarach" – Yalta, 2002.

10 research works are defended which contain data on the foundation of the methods for the selection of the optimum scheme of the stabilization of white table wine materials against irreversible colloidal clouds. Five types of biopolymer complexes were established depending on the phenolics/proteins ratio and the presence of high molecular proteins in complex compositions. The influence of wine production technologies on the formation of different types of biopolymer complexes was investigated. The transformation of the biopolymer complexes of white table wine materials during their fining was studied. The interdependence between the type of biopolymer complex and the optimum