Технологическое и физиологическое значение фенольных веществ

Значение фенольных веществ

Фенольные вещества и продукты их преобразований оказывают влияние на вкус, аромат, цвет и прозрачность виноматериалов и вин. Влияние фенольных соединений на аромат винограда, виноматериалов и вин проявляется прямо или косвенно. В первом случае такое влияние обусловлено содержанием в материале ароматических альдегидов, спиртов и летучих фенолов.

Среди веществ, характеризующих аромат вина, идентифицировано более чем 20 летучих фенолов, с которыми связано формирование разных оттенков в букете красных вин (сафьяновый тон в аромате и вкусе вин из сорта Каберне - Совиньон).

Доказано, что ряд летучих фенолов вина (γ-лактон, винил и др.) являются продуктами бактериального метаболизма некоторых составных веществ дубовых клепок. Некоторые фенолы имеют запах гвоздики, другие - ванильный оттенок

Косвенное влияние фенольных соединений на аромат и букет вин проявляется в том, что вследствие их участия в окислительном дезаминировании аминокислот образуются различные альдегиды с приятным запахом.

Фенольные соединения оказывают большое влияние на вкус вина. Их излишек в вине проявляется излишней терпкостью и грубостью. С другой стороны – их недостаток в винах приводит к отсутствию определенной полноты, характеризующей вина как пустые и жидкие напитки.

Вкусовые и другие качественные показатели вина зависят не только от общего содержания фенольных веществ, но и от их физико-химического состояния. В большинстве случаев молодым винам присуще высокое содержание неокисленных форм танина, придающего им сильный вяжущий вкус и терпкость. В результате окисления танинов при выдержке вин, их вкус становится более мягким с бархатным оттенком.

Такой важный качественный показатель вин как цвет определяется содержанием в них моно - и полимерных фенольных соединений, переходящих из винограда при его переработке. Интенсивность окраски молодого вина и образование разных его оттенков зависит от качества антоцианов, их физико-химического состава, рН среды, содержания SO2 и других факторов.

При определении содержания антоцианов в вине необходимо учитывать степень их ионизации, так как существует линейная зависимость между степенью ионизации антоцианов и оптической плотностью красных вин. Такое направление при анализировании вин дает более точную характеристику цвета вина и позволяет спрогнозировать дальнейшие биохимические изменения в винах. За количеством ионизированных антоцианов можно судить о положении вина, так как оно зависит от содержания SO2, ОВ - потенциала и значения рН.

В период спиртового брожения виноградного сусла появляются полимерные пигменты характерные для красных вин. После яблочно-молочного брожения их количество достигает 15 %, при хранении вина в бочках – 33 %. В молодом вине из полимерных пигментов больше всего содержится комплексов танин-антоцианы (до 50 %). Часть всех пигментов в молодом вине может составить 40 %, в вине десятилетнего возраста – до 80 % общего содержания разных форм антоцианов.

Окраску старого красного вина обуславливают конденсированные формы танина, а также соединения танин-антоцианы. Такие полимеры менее чувствительны к изменению рН, чем свободные антоцианы, и стойкие к обесцвечиванию диоксидом серы. Наибольшая полимеризация антоцианов приводит к образованию осадков.

Доказано, что критерием степени старения красных вин может быть содержание полимерных форм фенольных соединений. Введены понятия „химический возраст” (мера измерения степени зрелости красных вин) и показатели химического возраста, показывающие преимущество полимерных форм пигментов. Для молодого вина такой показатель равен 0,03 %, для старого – 0,6%.

Определение цвета красных вин проводят измерением величины поглощения света при длинах волн 520 нм (это максимум поглощения света антоцианами) и 420 нм (это максимум поглощения света продуктами конденсации и полимеризации фенольных веществ). Общая интенсивность окраски красных вин I определяется как сумма оптических плотностей I=D520 +D420. В молодых красных винах I находится в диапазоне 1...2, а в выдержанных – 0,5...1,0. Для того чтобы предоставить полную характеристику качества цвета красных вин, зависящее от соотношения антоцианов и полимерных пигментов, необходимо пользоваться показателем Т= D520/D420. Естественно, что в молодых винах Т < 1, так как в составлении их цвета преобладают антоцианы, а в выдержанных красных винах – продукты конденсации, поэтому Т > 1.

Установлено, что фенольные соединения принимают активное участие в процессах, происходящих на всех этапах изготовления вина, т. е. в окислительно-восстановительных реакциях, в реакциях с азотистыми веществами, альдегидами и углеводами.

В результате взаимодействия фенольных веществ с белками появляются продукты, выпадающие в осадок, который приводит к помутнениям вин. Аналогично, реакция фенольных веществ с металлами и фосфорной кислотой также может вызвать помутнение вина. Участие фенольных соединений в окислительно-восстановительных процессах способствует формированию специфического вкуса и аромата мадеры и некоторых вин других типов.

Установлено, что фенольные вещества могут исполнять роль антиоксидантов и предотвращать лишнюю окисленность красных вин. Фенольные соединения – это биологически активные вещества, повышающие диетические и лечебно-профилактические свойства вин.

Технологический запас красящих и фенольных веществ винограда сорта Саперави составляет 1450 мг/дм3 и 5,45 г/дм3, а в Каберне-Совиньон 900 мг/дм3 и 3,1 г/дм3 соответственно. Определение фенольных веществ в гребнях, кожице, мякоти и косточках винограда сорта Саперави в Крыму показало, что в гребнях содержится 14...16 %, в кожице - 4...6 %, в мякоти - 0,6...1,0 %, в косточках 7,2...8,4 % водорастворимых фенольных веществ в перерасчете на сухую массу.

В виноделии фенольные вещества влияют на органолептику, биологические и гигиенические свойства вина, особенно красного. Виноделы привыкли называть фенольные вещества термином дубильные вещества и танины, в состав которых входит конденсированные катехины и лейкоантоцианы.

Если среднее общее содержание фенольных веществ в винограде составляет 5...15 г/кг, то в готовом белом вине – 0,2...1,0 г/дм3, в красном – 1,5...5,0 г/дм3. В кожице красного винограда общее количество антоцианов составляет 2,5...5,0 г/кг, а в белом – 0,3...1,2 г/дм3.

Фенольные вещества С6-С3-С6 объединяют под общим названием флаваноиды, отдельные группы которых различаются по степени окислености трехуглеродного фрагмента. Флаванолы являются наиболее окисленной группой соединений, а катехины – наиболее восстановленной. Флаванолы и катехины окрашены в желтый цвет, а антоцианы – в красный.

Строение и структура основных флавоноидов показаны на рис. Количественные соотношения из винограде и в вине характеризуются данными таблицы.

Рис.  Строение и структура основных флавоноидов в виноградном вине по М. М. Скурихину

Таблица Содержание основных флавоноидов в виноградном вине, мг/дм3

 Все фенольные вещества относятся к физиологически активным веществам, играющим важную роль в обмене растительных тканей. Некоторые из них, например флаванолы, имеют Р-витаминную активность и нормализуют нарушенную проникновенность кровеносных сосудов.

Кроме мономерних катехинов, в винограде присутствуют более сложные конденсированные соединения, построенные на основе катехинов. В виноделии продукты полимеризации катехинов и лейкоантоцианов принято называть танинами, входящими в понятие „дубильные вещества”. Под названием „танины” или „дубильные вещества” понимают полифенольные вещества с вяжущим вкусом, способные давать соединения с белками и дубить кожу.

Очень важным свойством фенольных веществ является их взаимодействие с белками, которое происходит при оклейке вина рыбьим клеем или желатином. Идентичный механизм и химизм заложен в основу взаимодействия фенольных веществ с полиамидами, обработка вина которыми сегодня очень широко применяется в виноделии для выделения конденсированных форм фенольных веществ из вина.

Следует отметить, что катехины и лейкоантоцианы не вступают в реакцию с белками и не являются дубильными веществами, а также не имеют вяжущего вкуса. В связи с тем, что у катехинов и лейкоантоцианов молекулярная масса выше 500, они имеют свойства танинов.

В чистом виде катехины имеют горький неприятный вкус, но под действием окислительных ферментов и термической обработки в результате изомеризации вкус их становится приятно терпким, характерным для лучших типов вин.

За окислительное покоричневение белых вин отвечают продукты конденсации лейкоантоцианов. Чем больше их в вине, тем большую склонность к окислению и покоричневению оно проявляет. Положительным в биотехнологии вина является то, что в процессе брожения около 90 % лейкоантоцианов теряется вследствие полимеризации и потере растворимости. Молодые красные вина в процессе аэрации преобретают более интенсивный цвет, при этом содержание антоцианов увеличивается.

Антоцианы, как составляющие фенольных соединений, являются красными пигментами ягод винограда. Агликоны антоцианов называются антоцианидинами, относительная распространенность которых состоит из трех типов: цианидин, дельфинидин, пеларгонидин. В кислой среде вина цианидин представляет собой форму красного цвета. В слабокислой среде, с повышением рН, окрашенность ослабляется, а если среду подкислить – цвет восстанавливается.

Окрашенность антоцианов в кислом растворе усиливается в присутствии разных органических и неорганических веществ. Органические примеси, усиливающие цвет, имеют название - копигменты. Они по-разному влияют на цвет, наиболее важные из них флавоны и катехины.

Фенольные вещества имеют капиляроукрепляющее действие и имеют Р-витаминную активность. Катехины повышают резистентность стенок кровеносных сосудов и содействуют усвоению аскорбиновой кислоты в организме человека и животных. Наиболее важным биологическим свойством катехинов является их антимикробное действие.