УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК
УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК
ІНСТИТУТ ВИНОГРАДУ І ВИНА "МАГАРАЧ"
АЛЄКСЄЄВА Людмила Михайлівна
УДК [663.253.4::541.182]:663.256.15.008.6
РОЗРОБКА МЕТОДИКИ КОНТРОЛЮ
ПРОЦЕСУ СТАБІЛІЗАЦІЇ МІЦНИХ ВИНОМАТЕРІАЛІВ
ПРОТИ ОБОРОТНИХ КОЛОЇДНИХ ПОМУТНІНЬ
05.18.07 – Технологія продуктів бродіння
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Ялта – 2003
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Інституті винограду і вина "Магарач", УААН, м. Ялта
Науковий керівник: кандидат технічних наук,
старший науковий співробітник
ЧУРСІНА ОЛЬГА ОЛЕКСІЇВНА,
Інститут винограду і вина "Магарач",
старший науковий співробітник
відділу хімії і біохімії вина
Офіційні опоненти: доктор технічних наук,
старший науковий співробітник
МАКАРОВ ОЛЕКСАНДР СЕМЕНОВИЧ,
Інститут винограду і вина "Магарач",
зав. лабораторією ігристих вин
кандидат технічних наук
БАБАКИНА ЕЛЛА ЛЕОНІДІВНА,
винзавод АПК "Виноградний",
зав. виробничою лабораторією
Провідна установа: Національний університет
харчових технологій, кафедра біотехнології
продуктів бродіння, екстрактів і напоїв,
Міністерство освіти і науки України,
м. Київ
Захист відбудеться 30.07.2003 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої ради Д 53.365.02 в Інституті винограду і вина "Магарач", УААН, за адресою: 98600, Автономна республіка Крим, м. Ялта, вул. Кірова, .
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту винограду і вина "Магарач".
Автореферат дисертації розісланий 27.06. 2003 р.
Учений секретар спеціалізованої ради,
доктор економічних наук,
старший науковий співробітник Бузні А.М.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність роботи. В умовах сучасних ринкових відносин проблема забезпечення тривалої стабільності вин придбала ще більшу гостроту й актуальність. Надійність проведення засобів, спрямованих на досягнення розливостійкості готової винопродукції, у значній мірі залежить від правильно підібраної схеми обробки виноматеріалу й оцінки її ефективності.
В даний час на виробництві застосовуються різні технологічні схеми стабілізації вин проти оборотних колоїдних помутнінь, які не завжди забезпечують терміни стабільності, що гарантовані. Відсутність надійних критеріїв вибору й оцінки раціональної схеми обробки виноматеріалів, а також необхідність збільшення термінів стабільності вин вимагають розробки науково-обгрунтованого методу визначення оптимальної схеми обробки виноматеріалів проти колоїдних помутнінь.
Одним з основних факторів, що визначають стабільність міцних вин, є присутність різних високомолекулярних сполук, що входять до складу вина: білків, фенольних речовин, полісахаридів, ліпідів. Згідно численним даним, отриманим Г.Г. Валуйко, О.М. Датунашвілі, В.І. Зінченко, В.О. Загоруйко, М.М. Павленко, В.М. Єжовим, Е.Г. Манрикяном, Г.І. Дьяур, T. Somers, L.Tomasset, J. Glories та ін. на формування колоїдних помутнінь впливають як окремі біополімери, так і їх комплекси. У залежності від складу комплексу біополімерів, а також його фізико-хімічних властивостей змінюється і ступінь стійкості вина до утворення оборотних колоїдних помутнінь.
Разом з тим, на сьогоднішній день недостатньо вивченими є процеси формування у винах оборотних колоїдних помутнінь, якісний і кількісний склад компонентів, відповідальних за їх виникнення. Це істотно утрудняє вибір оптимального способу обробки виноматеріалів з метою забезпечення їх стабільності до оборотних колоїдних помутнінь, що дозволило б дати необхідні гарантії якості на весь регламентований термін збереження винопродукции.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема роботи входить у тематичний план науково-дослідних робіт ІВіВ "Магарач" (№ гос. реєстрації 0196U010342).
Мета і задачі досліджень. Метою роботи стала розробка методики контролю процесу стабілізації ординарних міцних виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь на основі визначення оптимальної схеми обробки.
Для здійснення мети були поставлені наступні задачі: вивчити вплив різних технологічних прийомів переробки винограду й обробки виноматеріалів на хімічний склад вина, оцінити ефективність впливу різних стабілізуючих матеріалів на хімічний склад і розливостійкість міцних вин, розробити критерії для визначення й оцінки ефективності технологічної схеми обробки виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь, розробити алгоритм вибору оптимальної схеми для обробки міцних виноматеріалів, розробити й апробувати методику визначення оптимальної схеми обробки міцних виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь.
Об'єкт досліджень. Об'єктом досліджень стали оборотні колоїдні помутніння міцних вин.
Предмет досліджень. Предметом досліджень стала стабілізація білих і червоних ординарних міцних виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь.
Методи досліджень. Методами досліджень були загальноприйняті і модифіковані методи аналізу хімічного складу міцних виноматеріалів і вин, тести на оборотні колоїдні помутніння і полісахариди, що характеризують колоїдну стабільність.
Наукова новизна роботи. Установлено вплив складу і властивостей комплексу біополімерів міцних вин на формування оборотних колоїдних помутнінь. Виявлено, що величина схильності виноматеріалу до оборотних колоїдних помутнінь обумовлена ступенем окисленості фенольного компонента в комплексі і масовій концентрації зв'язаних полісахаридів. Показано, що ступінь окисленості фенольних сполук обумовлена застосовуваними технологічними прийомами переробки винограду.
Установлено закономірності трансформації комплексу біополімерів при виробництві міцних вин; вивчений вплив різних технологічних прийомів на його склад. Показано, що тривале настоювання м'язги, використання пресових фракцій сусла, порушення режиму сульфітації приводять до накопичення в комплексі біополімерів білка і фенольних речовин, а також інтенсивному окисненню останніх. Встановлено істотне зниження змісту полісахаридної складової в комплексі при проведенні термокисневої обробки (ТКО) міцних виноматеріалів. Показано, що в ході обробки холодом відбувається збільшення змісту зв'язаних полісахаридів, а при обробці стабілізуючими матеріалами – зниження масової концентрації комплексу біополімерів і підвищення показника окисляємості фенольних речовин.
Запропоновано систему критеріїв, що включає тести на оборотні колоїдні помутніння і полісахариди, величину масової концентрації фенольних речовин вина і частку полімерних форм фенольних сполук, показник окисляємості фенольних речовин, а також значення інтенсивності і відтінку забарвлення для червоних виноматеріалів, установлено діапазони варіювання даних показників для різних схем обробки (патент 56607А України).
Розроблено алгоритм визначення оптимальної схеми обробки ординарних міцних виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь, що передбачає аналіз виноматеріалу відповідно до запропонованих показників, вибір за визначеними показниками схеми обробки й оцінку її ефективності.
Практична значимість. Розроблено і рекомендовано виробництву методика контролю процесу стабілізації міцних виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь, що передбачає аналіз вихідних виноматеріалів відповідно до розроблених критеріїв, визначенні оптимальної схеми обробки й оцінку її ефективності. Розроблено і затверджено УААН Методичні вказівки "Методика определения оптимальной схемы обработки крепких виноматериалов против обратимых коллоидных помутнений" (РД 00334830.26.-2002).
Методику апробовано в 2001-2002 р. в умовах ВАТ "Радсад" (Україна) і впроваджена в ВАТ "Янтарное" (Російська Федерація). Обсяг упровадження склав 42 тис. дал ординарних міцних виноматеріалів.
Особистий внесок здобувача складається в постановці задач досліджень, плануванні і постановці експериментів, аналізі й обробці отриманих результатів і їх упровадженні; розробці технічної документації і підготовці до друку наукових праць. Особистий внесок складає не менш 75%.
Апробація роботи. Основні положення і результати досліджень повідомлені на секції Вченої Ради ІВіВ "Магарач" з виноробства (1999-2002 р.), науково-практичних конференціях (Ялта, 2000 р., Одеса 2002 р.), курсах технохімічного і мікробіологічного контролю (Ялта, 2000-2002 р.) .
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 10 робіт, у тому числі в 5 фахових виданнях: 2 – у журналах, 3 – у збірниках наукових праць, 4 –доповіді на наукових конференціях, 1 патент України.
Обсяг і структура дисертації. Дисертація викладена на 111 сторінках машинописного тексту, складається з вступу, чотирьох розділів, висновків. Список використованої літератури включає 281 найменування, у тому числі 100 закордонних авторів. Робота містить 21 таблицю і 22 рисунки, має 3 додатки.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ
ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
На підставі робіт вітчизняних і закордонних учених (Г.Г. Валуйко, О.М. Датунашвілі, В.М. Єжов, В.О. Загоруйко, В.І. Зінченко, М.М. Павленко, Е. Haslam, R. Moretti, H. Oh, P. Ribereau-Gayon, T. Somers, M. Paetzold, L.Tomasset, K. Wucherpfennig, K. Yokotsuka) проведено аналіз компонентів колоїдної системи міцних виноматеріалів і вин, що беруть участь у формуванні оборотних колоїдних помутнінь. Розглянуто технологічні прийоми виробництва і стабілізації міцних виноматеріалів, що впливають на їх хімічний склад.
МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Матеріалами досліджень були міцні виноматеріали і вина, вироблені в сезони виноробства 1999-2001 рр. в умовах мікровиноробства і виробництва з білих і червоних сортів винограду (Кокур, Ркацителі, Каберне-Совіньйон, Одеський чорний, Бастардо Магарацький та ін.) у ПДГ "Магарач", АПК "Виноградний", ЗАТ ім. С. Перовської (АР Крим), ВАТ "Радсад", СПК "Лиманский" (Миколаївська обл., Україна). Обсяг вибірки склав понад 200 зразків міцних виноматеріалів.
У роботі використовували допоміжні матеріали освітлюючої і стабілізуючої дії: бентоніт, желатин, колоїдний розчин диоксида кремнію (стабілізатор харчових напоїв "СХН"), полівінілпірролідон (ПВП), ферментні препарати пектопротеолітичної дії.
Схема експерименту передбачала визначення фізико-хімічних показників виноматеріалів, аналіз якісного і кількісного складу комплексу біополімерів, вивчення впливу технологічних прийомів виробництва й обробки міцних виноматеріалів на їх хімічний склад, встановлення співвідношень між складом і властивостями комплексу біополімерів виноматеріалів і схильністю до оборотних колоїдних помутнінь, виявленні значимих критеріїв і діапазонів їх варіювання для вибору оптимальної схеми обробки проти оборотних колоїдних помутнінь і оцінки її ефективності.
Для дослідження хімічного складу і фізико-хімічних характеристик виноматеріалів використовували описані в спеціальній літературі загальноприйняті атестовані методи аналізу на основі колориметрії, титриметрії, хроматографії і спектрофотометрії [Методи технохимического и микробиологического контроля в виноделии, 1980; Сборник международных методов анализа и оценки вин и сусел, 1993].
Визначення складу і властивостей комплексу біополімерів (КБП) міцних виноматеріалів проводили після його виділення методом іонообмінної хроматографії на катіоніті КМ-2П [Гержикова В.Г. і співр., 1996; Бабакіна Н.В., 1999].
Для оцінки стану окисленості фенольних сполук виноматеріалу й у комплексі біополімерів використовували показник окисляємості фенольних речовин. Даний показник виражає внесок 1 мг/дм3 фенольних сполук у зміну ОВ-потенціалу при потенціометричному титруванні йодом. [Чурсіна О.О. і співр., 1999]
Стійкість вина до колоїдних помутнінь визначали за допомогою тесту на оборотні колоїдні помутніння [Валуйко Г.Г. і співр., 1985]. Як контроль ефективності проведених обробок використовували існуючий і модифікований тести на оборотні колоїдні помутніння (ОКП). Результати обробок вважали задовільними при показаннях тесту не більш 1 формазиної одиниці (ф.о.) для білих і не більш 4 ф.о. – для червоних виноматеріалів [Патент 22903 А України, G01N 33/14. – Спосіб оцінки колоїдної стабільності вина / Валуйко Г.Г., Гержикова В.Г., Чурсіна О.О., Моравек Т.О., Чистяков В.Т., Бабакіна Н.В. – 05.05.98].
Для визначення надлишкового змісту речовин полісахаридної природи використовували тест на полісахариди [Технологическая инструкция № 10.244.001-90 по производству плодовых и ягодных соков (кроме цитрусовых и виноградных натуральных). Утв. 27.04.90. – Україна. – Київ. – 9 с.].
Як контрольовані показники вихідних і оброблених виноматеріалів були: інтенсивність забарвлення І, показник жовтизни G, відтінок забарвлення T, масові концентрації фенольних речовин і їх полімерних форм, показник окисляємості фенольних речовин, склад комплексу біополімерів, що бере участь у формуванні оборотних колоїдних помутнінь.
Дослідження проводили з застосуванням методів багатофакторного планування експерименту [Грачов Ю.П., 1979]. Вірогідність отриманих результатів забезпечувалася проведенням дослідів у трьох-п'ятьох повторностях. Результати досліджень обробляли методами математичної статистики, кореляційного, регресійного і дискриминантного аналізу [Доерфель К., 1969] за допомогою пакетів прикладних програм MICROSOFT EXCEL, COPLOT, Harvard Graphics. Рівень довірчої імовірності Рд = %.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ І ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Вплив технологічних прийомів переробки винограду на формування оборотних колоїдних помутнінь. З метою вивчення впливу технології готування виноматеріалів на їх схильність до оборотних колоїдних помутнінь в умовах мікровиноробства були приготовлені білі і червоні міцні виноматеріали за схемами, представленими у таблиці 1.
Таблиця 1 –
Схеми готування міцних виноматеріалів
№ | Білі виноматеріали
1 | Настоювання м'язги 36 г. із сульфітацією А Б С
2 | Настоювання м'язги 36 г. без сульфітації А Б С
3 | Настоювання м'язги 48 г. із сульфітацією А Б С
4 | Настоювання м'язги 36 г. із сульфітацією і ФП А Б С
5 | Настоювання м'язги з внесенням пресових фракцій сусла (36 г.) із сульфітацією А Б С
6 | Відділення сусла Б С
7 | Відділення сусла термообробка Б С
8 | Відділення пресових фракцій сусла Б С
Червоні виноматеріали
1 | Настоювання м'язги 36 г. із сульфітацією А Б С
2 | Настоювання м'язги 36 г. без сульфітації А Б С
3 | Настоювання м'язги 60 г. із сульфітацією А Б С
4 | Настоювання м'язги 36 г. із сульфітацією і ФП А Б С
5 | Відділення сусла Б С
6 | Відділення сусла термообробка Б С
7 | Термообробка м'язги А Б С
Примітки: А - відділення сусла; Б – бродіння; С – спиртування;
ФП – внесення ферментного препарату.
Аналіз технологічних прийомів виробництва міцних вин показав, що способи переробки винограду обумовлюють широкі діапазони варіювання речовин, що беруть участь у формуванні оборотних колоїдних помутнінь, і їх властивостей.
Згідно з отриманими даними виноматеріали, приготовлені шляхом тривалого настоювання чи бродіння м'язги, застосування деяких ферментних препаратів при настоюванні м'язги, використання пресових фракцій сусла, характеризуються високим змістом фенольних сполук, у тому числі і їх полімерних форм. Перераховані технологічні прийоми виробництва міцних вин приводять до зниження показника окисляємості фенольних речовин, що свідчить про збільшення їх окисленості (рис.1).
Підвищення масової концентрації полімерних форм фенольних сполук супроводжується зміною значень оптичних характеристик И, Т и G (рис. 2), що у свою чергу тісно пов'язані з показаннями тесту на схильність вина до оборотних колоїдних помутнінь. Отже, хроматичні характеристики є одними зі значимих показників розливостійкості вина.
У результаті досліджень було встановлено, що на формування оборотних колоїдних помутнінь впливають склад і властивості комплексу біополімерів, а саме частка полісахаридної і фенольної складових і стан окисленості останньої. Дослідження показали, що фенольні речовини, які входять до складу комплексу,
Рис. 1. Фізико-хімічні характеристики білих міцних виноматеріалів
Рис. 2. Оптичні характеристики червоних міцних виноматеріалів
характеризуються різним станом окисленості. При цьому збільшення показника окисляємості супроводжується зниженням показань тесту на оборотні колоїдні помутніння. Установлений високий коефіцієнт кореляції вказує на існування прямої залежності між окисленістю фенольного компонента в комплексі біополімерів і станом фенольних речовин у виноматеріалі (рис. 3). Підвищений зміст полісахаридів у комплексі біополімерів (рис. 4) також сприяє зниженню схильності вина до оборотних колоїдних помутнінь.
Математична обробка отриманих даних підтвердила встановлений зв'язок між масовою концентрацією суми фенольних речовин, їх полімерних форм, показни-
Рис. 3. Показники окисляємості фенольних речовин у
червоному міцному виноматеріалі
Рис. 4. Схильність білих міцних виноматеріалів до оборотних колоїдних помутнінь у залежності від змісту полісахаридів у комплексі біополімерів
ком окисляємості, інтенсивністю і відтінком забарвлення, змістом комплекснозв`язаних полісахаридів і фенольних сполук і показаннями тесту на оборотні колоїдні помутніння (Табл. 2).
Таблиця 2 –
Коефіцієнти кореляції між показаннями тесту на оборотні колоїдні помутніння
і фізико-хімічними показниками міцних виноматеріалів
Фізико-хімічні показники | Коефіцієнти кореляції (r)
для білих
виноматеріалів | для червоних
виноматеріалів
Інтенсивність забарвлення | 0,90 | 0,86
Відтінок забарвлення | 0,89
Показник жовтизни | 0,72
Масова
концентра-ція | суми фенольних речовин | 0,86 | 0,94
полімерних форм
фенольних речовин | 0,90 | 0,92
комплекса біополімерів (КБП) | 0,74 | 0,86
полісахаридів в КБП– | 0,78 | 0,72
фенольних речовин в КБП | 0,93
Показник окисляємості – | 0,72– | 0,94
Показник окисляємості в КБП– | 0,91– | 0,91
Таким чином, зміст суми і полімерних форм фенольних речовин, а також стан їх окисленості безпосередньо впливають на процеси утворення оборотних колоїдних помутнінь. Збільшення схильності вина до оборотних колоїдних помутнінь супроводжується підвищенням окисленості фенольних речовин. Оптичні характеристики також відображають стан колоїдної системи міцних вин. Виноматеріали, що характеризуються високим змістом полісахаридів у комплексі, низькими концентраціями білка, фенольних речовин, а також високим ступенем відновленності останніх, мають низькі значення схильності до оборотних колоїдних помутнінь. Усі ці показники адекватно відображують стан колоїдної системи міцних вин і характеризують їх розливостійкість.
Вплив термокисневої обробки (ТКО) на хімічний склад і схильність виноматеріалу до оборотних колоїдних помутнінь. Одним з етапів готування міцних виноматеріалів є процес портвейнізації, що полягає в проведенні термокисневої обробки (обробка виноматеріалу теплом при доступі кисню). Проведені дослідження показали, що в ході ТКО відбуваються глибокі зміни фізико-хімічного складу виноматеріалів, що має хвилеподібний характер (рис. 5). При цьому як у білих, так і у червоних виноматеріалах до кінця ТКО відзначено зниження в 1,5 – 2 рази змісту суми фенольних речовин і їхніх полімерних форм. Трансформація фенольного речовин міцних виноматеріалів у ході ТКО супроводжувалася зміною оптичних характеристик, що також мало хвилеподібний характер.
Рис. 5. Зміна фізико-хімічних показників червоного міцного
виноматеріалу в ході ТКО
При порівнянні даних потенціометричного титрування виноматеріалів до і після ТКО у всіх варіантах зразків відзначено зростання показника окисляємості фенольних сполук у середньому в 2,5-4 рази. При цьому у виноматеріалі значно збільшувалася концентрація фенольних речовин у відновленій формі. Відзначено, що в червоних зразках показник окисляємості зростав більш значно, чим у білих. При дослідженні комплексу біополімерів білих і червоних виноматеріалів у процесі ТКО встановлене зниження його масової концентрації і зміна його складу. Було відзначено зменшення концентрації білка і полісахаридів у комплексі, внаслідок чого зменшилася частка полісахаридів, що приходяться на одиницю білка.
Це обумовило зниження агрегативной стійкості комплексу і при високих показаннях тесту на оборотні колоїдні помутніння сприяло спрощенню процесу стабілізації виноматеріалів. Таким чином, процеси, що протікають при ТКО, при
водять не тільки до формування типу міцного вина, але і викликають глибокі зміни колоїдної системи, що значним чином впливають на процес стабілізації.
Вплив технологічних обробок на процес стабілізації міцних виноматеріалів до оборотних колоїдних помутнінь. З метою вивчення залежності між хімічним складом вин і застосованими прийомами стабілізації відповідно до технологічних схем, використаними на виробництві, [Валуйко Г.Г. і співр., 1998], проводили обробку виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь. Аналіз динаміки фізико-хімічних показників виноматеріалів у процесі обробки холодом показав, що поряд зі зниженням схильності виноматеріалу до оборотних колоїдних помутнінь відбувається зниження суми фенольних речовин, їх полімерних форм і інтенсивності забарвлення (рис. 6).
Рис. 6. Динаміка фізико-хімічних показників червоного міцного
виноматеріалу в процесі обробки холодом
У складі комплексу біополимерів (рис. 7) при обробці холодом значно зростала концентрація комплекснозв`язаних полісахаридів, зміст яких до кінця 10 доби обробки збільшувався приблизно в 4 рази на одиницю білка. При цьому концентрації білків, фенольних речовин і показник окисляємості практично не змінювалися.
Рис. 7. Динаміка складу комплексу біополімерів
червоного міцного виноматеріалу в процесі обробки холодом
Таким чином, обробка виноматеріалів холодом знижує зміст нестійких колоїдних фракцій, в основному фенольної природи, а також впливає на склад комплексу біополімерів. Збільшення полісахаридної складової в процесі обробки холодом призводить до зниження схильності виноматеріалу до оборотних колоїдних помутнінь.
З метою вивчення впливу зв'язаних полісахаридів на розливостійкість, міцні виноматеріали, не схильні до оборотних колоїдних помутнінь, були оброблені гумміарабіком і закладені на стабільність. Результати спостережень показали, що стабільність оброблених виноматеріалів збільшилася більш ніж у 4 рази. Аналіз комплексу біополімерів (табл. 3) показав, що зміст полісахаридів у складі комплексу збільшився в 2-4 рази, при цьому зміст білка і фенольних речовин практично не змінився.
Таблиця 3 –
Зміна сполуки комплексу біополімерів у результаті
обробки виноматеріалів гумміарабіком (ГА)
Склад КБП | Найменування виноматеріалу
Портвейн білий Магарач | Біле міцне
до обробки ГА | після обробки ГА | до обробки ГА | після обробки ГА
Масова концент-рація, мг/дм3 | білок | 3,07 | 3,07 | 8,05 | 8,65
фенольні речовини | 17,42 | 15,94 | 7,47 | 9,07
полісахариди | 35,04 | 120,04 | 25,63 | 83,18
Співвідношення у КБП
білок : фенольні
речовини : полісахариди | 1:5,7:11,4 | 1:5,2:39,1 | 1:0,9:3,2 | 1:2,4:10,3
Таким чином, при внесенні у вино речовин полісахаридної природи частина їх включається в комплекс біополімерів, підвищуючи його агрегативную стійкість, що сприяє збільшенню термінів стабільності.
У ході проведених досліджень було встановлено, що обробка холодом недостатньо ефективна для виноматеріалів, у яких фенольні речовини значно окислені. Тому необхідно використання стабілізуючих засобів.
При проведенні обробок білих і червоних міцних виноматеріалів різними стабілізуючими матеріалами було відзначено зниження масової концентрації суми фенольних речовин, їх полімерних форм, інтенсивності забарвлення і показника жовтизни, а також підвищення значень відтінку забарвлення і показника окисляємості фенольних сполук. Видалення нестійких фракцій компонентів фенольної природи, що знаходяться у вині в окисленому стані, при тому, що відновлені форми фенольних сполук зберігаються і частка їх у загальній сумі збільшується, позитивно позначається на стабільності вина. Відзначено, що при обробці червоних виноматеріалів збільшення показника окисляємості більш помітне (рис. 8).
Рис. 8. Вплив різних схем обробок на показник
окисляємості фенольних речовин вина:
1 – вихідний виноматеріал; 2 – обробка желатином; 3 – обробка желатином у сполученні з бентонітом (чи "СХН"); 4 – обробка холодом; 5 – обробка желатином з наступною обробкою холодом; 6 – обробка желатином у сполученні з бентонітом (чи "СХН") з наступною обробкою холодом; 7 – обробка ПВП у сполученні з бентонітом (чи "СХН"); 8 – обробка ПВП у сполученні з бентонітом (чи "СХН") з наступною обробкою холодом.
Найбільше зниження фізико-хімічних показників відзначено при використанні желатину разом з високими дозами бентоніту для білих і ПВП разом з бентонітом для червоних виноматеріалів. Найменше зниження відбувається при обробці холодом, що, однак, не завжди забезпечує розливостійкість виноматеріалу. Проміжні значення показників спостерігалися при сполученні стабілізуючих матеріалів і обробки холодом. Використані дози сорбентів, при цьому, знижувалися в 1,5-2 рази.
Порівняльний аналіз хімічного складу виноматеріалів, оброблених сорбентами, показав, що повного видалення комплексу біополімерів також, як і при обробці холодом не відбувається. Масова концентрація білків і фенольних речовин трохи знижується, але збільшується кількість зв'язаних полісахаридів (рис. 9). При цьому знижується і схильність вина до оборотних колоїдних помутнінь.
Установлено, що на процес стабілізації міцних виноматеріалів до оборотних колоїдних помутнінь значний вплив надають масові концентрації полісахаридів, фенольних речовин і стан їх окисленості. Так, зразки білих виноматеріалів, у яких масова концентрація полісахаридів перевищувала зміст білка більш ніж у три рази вимагали для стабілізації високих доз обклеюючих речовин, при тому, що показання тесту на оборотні колоїдні помутніння мали низькі значення. Навпаки, у виноматеріалах, значення показань тесту в який перевищували 50 ф.о., але зміст зв'язаних полісахаридів було приблизно рівним чи нижче концентрації білка, розливостійкість забезпечувалася при використанні низьких доз стабілізуючих матеріалів. У червоних виноматеріалах при призначенні схеми обробки більш значи-
Рис. 9. Сполука КБП червоного міцного виноматеріалу після обробок
1 – вихідний виноматеріал; 2 – обробка желатином; 3 – обробка желати-
ном у сполученні з бентонітом; 4 – обробка ПВП у сполученні з бентонітом
мими є масова концентрація фенольних речовин і показник окисляємості, що характеризує їхній стан. Зниження показника окисляємості обумовлює збільшення доз стабілізуючих матеріалів.
Важливу роль у процесах стабілізації грають полісахариди вина. Дослідження показали, що виноматеріали, які характеризуються високим змістом зв'язаних полісахаридів навіть при низькій схильності до оборотних колоїдних помутнінь вимагали застосування ферментних препаратів пектолітичної дії. Запропонований тест на полісахариди дозволяє установити надлишковий їхній зміст, що утрудняє процес стабілізації.
АНАЛІЗ І УЗАГАЛЬНЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ
Визначення значимих критеріїв для вибору оптимальної схеми обробки міцних виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь. На підставі отриманих даних і математичної обробки результатів були виявлені значимі показники і встановлені межі їхнього варіювання для визначення оптимальної схеми обробки проти оборотних колоїдних помутнінь. Такими показниками стали тест на оборотні колоїдні помутніння, тест на полісахариди, масова концентрація суми фенольних речовин, частка їх полімерних форм, показник окисляємості, інтенсивність і відтінок забарвлення (для червоних виноматеріалів).
Розроблено алгоритм вибору схеми обробки виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь (рис.10), що покладений в основу методичних вказівок "Методика определения оптимальной схемы обработки крепких виноматериалов против обратимых коллоидных помутнений", затверджених УААН.Розроблена методика визначення оптимальної схеми обробки міцних виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь пройшла приймальні іспити на базі ВАТ "Радсад" протягом 2001–2002 р. Отримано позитивний висновок. Методика впроваджена в умовах ВАТ "Янтарное" (Російська Федерація). Загальний обсяг оброблених виноматеріалів склав 42 тис.дал.
<1 ф.о. <4 ф.о.
Рис. 10. Алгоритм вибору оптимальної схеми обробки
міцних виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь
ВИСНОВКИ
1. Відсутність на даний час об'єктивних критеріїв вибору оптимальної схеми обробки істотно утрудняє забезпечення тривалої стабільності міцних виноматеріалів до оборотних колоїдних помутнінь.
2. Установлено, що величина схильності міцних виноматеріалів до оборотних колоїдних помутнінь, обумовлена участю комплексу біополімерів, значною мірою визначається його фізико-хімічними властивостями: часткою полісахаридної і фенольної складових і ступенем окисленості останньої. Збільшення полісахаридів у комплексі біополімерів при зменшенні ступеня окисленості фенольних речовин обумовлює зниження схильності виноматеріалу до оборотних колоїдних помутнінь.
3. Виявлено закономірності трансформації комплексу біополімерів при виробництві міцних вин. Показано, що окислюванню фенольних речовин, як фактору дестабілізації міцних вин, сприяють тривале настоювання м'язги, внесення пресових фракцій сусла і порушення режиму сульфітації.
4. При технологічних обробках за допомогою сорбентів мінерального й органічного походження відбувається збільшення концентрації фенольних речовин у відновленій формі, а у випадку обробки холодом – збільшення полісахаридної складової в складі комплексу біополімерів.
5. Виявлено основні показники, що адекватно характеризують процес стабілізації виноматеріалів до оборотних колоїдних помутнінь: тест на оборотні колоїдні помутніння; тест на полісахариди; масова концентрація суми фенольних речовин; частка полімерізованих фенольних речовин, показник окисляємості фенольних сполук і оптичні характеристики для червоних виноматеріалів (інтенсивність і відтінок забарвлення). Установлено граничні значення цих показників у виноматеріалі і визначені діапазони їхнього варіювання для кожної схеми обробки.
6. Розроблено алгоритм вибору схеми обробки міцних виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь на основі визначення значимих показників і порівняння їх з межами варіювання, що рекомендуються.
7. Розроблено й апробовано на виробництві методику визначення оптимальної схеми обробки виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь. Загальний обсяг упровадження склав 42 тис. дал міцних виноматеріалів.
8. Розроблено і затверджено УААН Методичні вказівки "Методика определения оптимальной схемы обработки крепких виноматериалов против обратимых коллоидных помутнений".
СПИСОК РОБІТ,
опублікованих за результатами дисертації
1. Обратимые коллоидные помутнения крепких вин и метод их выявления / Чурсина О.А., Гержикова В.Г., Толстенко Н.В., Алексеева Л.М. // Виноградарство и виноделие: Сб. научных трудов ИВиВ "Магарач" – Ялта. – 2000. – Т.31. – С.53-55. (Особистий внесок полягає в одержанні експериментальних даних і публікації результатів).
2. Чурсина О.А., Алексеева Л.М., Толстенко Н.В. Влияние технологических обработок крепких виноматериалов на их физико-химический состав и розливостойкость / Виноградарство и виноделие: сб. научных трудов ИВиВ "Магарач". – Ялта. – 2001. – Т.XXXII. – С. 66-69. (Особистий внесок полягає в одержанні експериментальних даних і публікації результатів).
3. Чурсина О.А., Алексеева Л.М., Толстенко Н.В. Технологические приёмы для повышения розливостойкости вин // Виноделие и виноградарство. – Москва. - 2002. – № 3. – С. 34-35. (Особистий внесок полягає в одержанні та узагальненні експериментальних даних, публікації результатів).
4. Чурсина О.А., Алексеева Л.М. Роль полисахаридов в формировании коллоидных помутнений крепких вин // Магарач Виноградарство и виноделие. – Ялта. – 2002. – № 2. – С. 22-24. (Особистий внесок полягає в одержанні та узагальненні експериментальних даних, публікації результатів).
5. Патент 56607А України, С12Н1/02. Спосіб стабілізації міцних виноматеріалів до оборотних колоїдних помутнінь / Чурсіна О.О., Алєксєєва Л.М. – 15.05.2003. (Особистий внесок полягає в плануванні експерименту, обробці результатів, у теоретичному аналізі механізму обробок, узагальненні отриманих даних і підготовці заявки на патент).
6. Алексеева Л.М., Чурсина О.А. Оптимизация обработки крепких виноматериалов против обратимых коллоидных помутнений // ОГАПТ. Наукові праці. – Одесса. – 2002. – вып. 23. – С. 221-223. (Особистий внесок полягає в одержанні та узагальненні експериментальних даних, публікації результатів).
7. Изучение состава и физико-химических свойств биополимеров крепких виноматериалов / Чурсина О.А., Толстенко Н.В., Алексеева Л.М., Шарапова Т.А. // Труды научного центра виноградарства и виноделия. – Ялта. – 2000. – т.II, кн.2. – С. 101-105. (Особистий внесок полягає в одержанні експериментальних даних і публікації результатів).
8. Чурсина О.А., Алексеева Л.М. Окисление фенольных веществ как фактор дестабилизации крепких вин // Сб. науч. тр. "Качество, безопасность и экология пищевых продуктов и производств. Прогресс в агроиндустрии". – М.-Ялта. - 2001. – С.22-23. (Особистий внесок полягає в одержанні експериментальних даних і публікації результатів).
9. Толстенко Д.П., Алексеева Л.М., Владимирова Л.Г. К вопросу о сульфитации виноматериалов и вин // Сб. научных трудов "Качество, безопасность и экология пищевых продуктов и производств. Прогресс в агроиндустрии. – М.-Ялта. – 2001. – С. 33-34. (Особистий внесок полягає в одержанні експериментальних даних).
10. Усовершенствованные методы испытаний виноматериалов и вин на розливостойкость / Гержикова В.Г., Чурсина О.А., Толстенко Д.П., Толстенко Н.В., Гниломедова Н.В., Алексеева Л.М. // Сб. завершенных научных разработок за 1998-2000 г.г. Крымский государственный аграрный учебно-консультационный центр. – Симферополь. – 2001. – С.91. (Особистий внесок полягає в одержанні експериментальних даних).
Анотація
Алєксєєва Л.М. Розробка методики контроля процессу стабілізації міцних виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь.
Дисертація (рукопис) на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.07 – Технологія продуктів бродіння.
Інститут винограду і вина "Магарач" – Ялта, 2003.
Захищається 10 наукових праць, що містять результати з обґрунтування методики вибору оптимальної схеми стабілізації міцних виноматеріалів до оборотних колоїдних помутнінь.
Виявлено, що величина схильності виноматеріалу до оборотних колоїдних помутнінь обумовлена ступенем окислювання фенольного компонента в комплексі біополімерів і масовій концентрації комплекснозв'язаних полісахаридів. Встановлено закономірності трансформації комплексу біополімерів при виробництві міцних вин; вивчений вплив різних технологічних прийомів на його склад. Встановлено зниження змісту полісахаридної складової в комплексі при проведенні портвейнізації міцних виноматеріалів; збільшення змісту зв'язаних полісахаридів в ході обробки холодом; зниження масової концентрації комплексу біополімерів і підвищення показника окисляємості фенольних речовин при обробці стабілізуючими матеріалами.
Запропоновано систему критеріїв та установлено діапазони варіювання показників для різних схем обробки. Розроблено алгоритм визначення оптимальної схеми обробки виноматеріалів проти оборотних колоїдних помутнінь, що передбачає аналіз виноматеріалу відповідно до запропонованих показників, вибір за знайденими показниками схеми обробки й оцінку її ефективності. Розроблено Методичні вказівки.
Ключові слова: міцні виноматеріали, оборотні колоїдні помутніння, комплекс біополімерів, білки, фенольні речовини, полісахариди, показник окисляємості, схема обробки, тест, стабільність.
Аннотация
Алексеева Л.М. Разработка методики контроля процесса стабилизации крепких виноматериалов против обратимых коллоидных помутнениий.
Диссертация (рукопись) на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.07 – Технология продуктов брожения.
Институт винограда и вина "Магарач" – Ялта, 2003.
Защищается 10 научных работ, содержащих результаты по обоснованию методики выбора оптимальной схемы стабилизации крепких виноматериалов против обратимых коллоидных помутнений.
Проведен анализ компонентов коллоидной системы крепких виноматериалов и вин. Выявлено, что величина склонности виноматериала к обратимым коллоидным помутнениям обусловлена степенью окисленности фенольной компоненты в комплексе и массовой концентрацией связанных полисахаридов.
Исследовано влияние технологических приемов винопроизводства на формирование обратимых коллоидных помутнений. Установлены закономерности трансформации комплекса биополимеров при производстве крепких вин; изучено влияние различных технологических приемов на его состав.
Показано, что степень окисленности фенольных соединений обусловлена применяемыми технологическими приемами переработки винограда. Отмечено, что длительное настаивание м'язги, использование прессовых фракций сусла, нарушение режима сульфитации приводит к накоплению в комплексе биополимеров белка и фенольных веществ, а также интенсивному окислению последних. Установлено существенное снижение содержания полисахаридной составляющей в комплексе при проведении портвейнизации крепких виноматериалов. Показано, что в ходе обработки холодом происходит увеличение содержания связанных полисахаридов, а при обработке стабилизирующими материалами – снижение массовой концентрации комплекса биополимеров и повышение показателя окисляемости фенольных веществ.
Предложена система критериев и установлены диапазоны варьирования показателей для различных схем обработки.
Разработан алгоритм определения оптимальной схемы обработки виноматериалов против обратимых коллоидных помутнений, предусматривающий анализ виноматериала в соответствии с предложенными показателями, выбор по найденным показателям схемы обработки и оценку ее эффективности.
Разработаны и утверждены УААН Методические указания "Методика определения оптимальной схемы обработки виноматериала против обратимых коллоидных помутнений" (РД 00334830.26.-2002). Методика апробирована в 2001-2002 гг. в условиях ОАО "Радсад" (Украина) и внедрена в ОАО "Янтарное" (Россия). Объем внедрения составил 42 тыс. дал крепких виноматериалов.
Ключевые слова: крепкие виноматериалы, обратимые коллоидные помутнения, комплекс биополимеров, белки, фенольные вещества, полисахариды, показатель окисляемости, схема обработки, тест, стабильность.
Annotation
Alexeeva L.M. Development of a procedure for the control of the process of stabilization of fortified wine materials against reversible colloidal clouds.
Thesis (manuscript) for the academic degree of Candidate of Technical Sciences. Speciality 05.18.07 – Technology of Fermentation Products. Institute for Vine and Wine “Magarach”, Yalta, 2003.
10 research works are defended which contain results on the foundation of the procedure for the selection of the optimum scheme of the stabilization of fortified wine materials against reversible colloidal clouds.
It was established that the extent in which wine materials can form reversible colloidal clouds is defendant on the degree of oxidability of phenolic substances present in the complex and bulk concentrations of bound polysaccharides. Regularities of the biopolymer complex transformations in the process of the production of fortified wines were established; the effect of the technology of the production on the composition was studied. It was found that the amount of complex polysaccharides decreases as a result of the heat treatment used in the production of port-type wines, the content of bound polysaccharides increases in the process of the cold treatment, the bulk concentrations of biopolymer complex decreases, and the oxidability index of phenolic substances increases as a result of the treatment with stabilizing agents. The system of indices was proposed and the variation ranges of these indices were established for different stabilization scheme. An algorithm for the determination of the optimum scheme of the wine stabilization against reversible colloidal clouds was developed. In the process of the analysis of wine materials according to the indices proposed this algorithm gives the possibility to select the stabilization scheme on the basis of the determined indices and to estimate its effectiveness. The technological instructions “Procedure for the determination of the optimum scheme of the stabilization of wine materials against reversible colloidal clouds” were developed.
Key words: fortified wine materials, reversible colloidal clouds, biopolymer complex, phenolic substances, polysaccharides, oxidability index, stabilization scheme, test, stabilitiy.
_____________________________________________________________
Підписано до друку 19.06.2003 р. Формат 6090/18
Ум. друк.арк. 1,00. Тираж 100 экз. Зам. № 37.
Печатна група ІВіВ "Магарач" 98600, м. Ялта, вул.Кірова, 31
