Органические кислоты винограда

Органические кислоты, содержащиеся в винограде.

В настоящее время в винограде найдены почти все кислоты цикла Кребса. Они активно участвуют в обмене веществ виноградного растения и имеют большое значение в продуктах переработки винограда. К ним относятся десятки наименований алифатических и ароматических кислот, в том числе летучих и нелетучих соединений гомологического ряда Ci—С15, с общей формулой R—СООН. Как и углеводы, органические кислоты неравномерно распределены в структурных элементах грозди и внутри ягоды.

В наибольшем количестве (до 95%) в ягодах содержатся винная и яблочная кислоты. Эти кислоты имеют и наибольшее технологическое значение.

Винная кислота (виннокаменная кислота, acidum tartaricum) С₄Н₆О₆ благодаря симметричному и равновесному расположению кислотных карбоксилов, ионов водорода и гидроксилов встречается в четырех видах:

СООН   Н− С −ОН   ОН − С − Н   СООН D-винная (правовращающая) кислота

СООН   НО− С −Н   Н − С − ОН   СООН L-винная (левовращающая) кислота

СООН   Н − С −Н   Н − С − ОН   СООН Мезовинная кислота

Смесь равных количеств D-винной и L-винной кислот = виноградная кислота

По химическим свойствам все 4 кислоты одинаковы, но раз­личаются по ряду физических свойств: температуре плавления, растворимости и др. Растворы D-винной и L-винной кислот вы­зывают соответственно правое и левое вращение плоскости по­ляризованного луча. Мезовинная и виноградная кислоты не об­ладают оптической активностью.

В винограде винная кислота представлена в основном D-винной и очень небольшим количеством виноградной кислоты. Вин­ная кислота хорошо растворяется в воде и спирте, при высуши­вании образует довольно крупные кристаллы, обладающие сильными пьезо - и пироэлектрическими свойствами (приобре­тают электрический заряд при нагревании и сжатии). Особен­но сильными пьезоэлектрическими свойствами характеризуется калий-натриевая соль винной кислоты (KNaС4Н4O6 ∙4H2O), на­зываемая сегнетовой солью.

Винная кислота и ее соли широко используются в пищевой, кондитерской, текстильной, радиоэлектронной отраслях про­мышленности, а также в хлебопечении, медицине, аналитиче­ской химии. Единственным источником получения винной кисло­ты является виноград, отходы его переработки.

Из всех кислот винограда винная кислота является самой активной кислотой, так как при диссоциации дает наибольшее количество ионов водорода.

Винная кислота образует два ряда солей — кислые и сред­ние. Однозамещенные кислые соли называются битартратами, например битартрат калия KHС4H4O2 (винный камень).

В отличие от винной кислоты битартрат калия плохо растворим в воде и еще хуже — в спирте. Поэтому он оседает из сока и вина на стенках и на дне резервуаров, откуда его собирают для получения вииной кислоты. Винный камень встречается внутри ягод перезревшего винограда, в соках с мякотью и фруктовых пастах на виноградной основе. В процессе хранения и выдерж­ки вина происходит выпадение винного камня и снижение кис­лотности.

Средние двузамещенные соли винной кислоты называют тартратами, например тартрат калия К2С4Н4О6. Эта соль хорошо растворима в воде. Кальциевая соль винной кислоты — тартрат кальция СаС4Н4О6 — нерастворима в холодной воде и является основным сырьем для получения винной кислоты.

Соли винной кислоты реагируют с гидроксидами металлов (Al, Fe, Сu), образуя растворимые комплексные соединения, например раствор фелинговой жидкости KNaC4Н2O6 XCu или КС4Н3О6 ∙AlОН. Комплексная соль виннокислого же­леза FeС4Н3О6 ∙ Н2О, будучи растворена в вине, катализирует окислительные процессы и способствует созреванию вина.

При медленном окислении винной кислоты происходит обра­зование диоксифумаровой кислоты, которая обладает восстанавливающими свойствами и способствует формированию вкуса зрелого выдержанного вина.

Яблочная кислота (acidum malicum) C4H6O5 является двух­основной кислотой, но содержит только одну оксигруппу:

СООН

Н− С −Н

Н − С − ОН

СООН

Встречается в виде L- И D-оптических изомеров и рацемиче­ской (оптически неактивной) формы. Рацемат яблочной кисло­ты может быть получен путем химического синтеза. В природе, и в частности в винограде, распространена L-яблочная кислота.

Яблочная кислота образует кислые и средние соли — малаты, из которых труднорастворима средняя кальциевая соль СаС4Н4О5.

Яблочная кислота не имеет такого значения, как винная, од­нако наличие яблочной кислоты в винограде, соке и вине в большом количестве создает технологические трудности и при­ходится принимать меры к снижению ее содержания.

Особенно много яблочной кислоты в незрелых ягодах: до 15 г на 1 кг винограда. Яблочная кислота активно участвует в дыхательных процессах, и к моменту достижения технической зрелости ее содержание снижается до 2—5 г на 1 кг винограда. Однако в более северных районах виноградарства и при холодной погоде осенью в южных районах виноград может быть излишне кислым из-за избытка яблочной кислоты. Столовые вина из такого винограда имеют привкус так называемой «зеленой кислотности». Под действием дрожжей и бактерий при благоприятных условиях происходит биологическое кислотопонижение, связанное с превращением яблочной кислоты в слабодиссоциированную молочную кислоту и другие продукты брожения. Иногда приходится применять химические методы нейтрализации избытка яблочной кислоты в виноградом сусле или вине.

В виноградной ягоде в незначительных количествах содержатся и другие органические кислоты: лимонная, янтарная, гликолевая, щавелевая, диоксифумаровая, глюконовая, гликолевая. Например,

COOH

׀

HOOC – CH2 - C – CH2 – COOH

׀

OH

Лимонная кислота.

Как и яблочная кислота, лимонная широко распространена в природе, особенно в цитрусовых плодах (до 7 г/дм3), в соке малины, крыжовника, клюквы (до 3 г/дм3). В виноградном соке лимонная кислота встречается в небольших количествах – до 0,7 г/дм3. Если получаемые вина недостаточно кислотные, широко используют добавление именно лимонной кислоты как наиболее подходящей для пищевых продуктов. Лимонная кислота хорошо растворяется в вине и не образует труднорастворимых или выпадающих в осадок солей. Кроме того, она легкодоступна, так как её получают с помощью плесневых грибов из сахара и отходов табака – махорки.

Янтарная кислота COOH – CH2 – CH2 – COOH содержится в винограде от 0,07 до 0,2 г на 1 кг ягод, причем в незрелом винограде её больше. В процессе созревания винограда количество её уменьшается.

Гликолевая кислота СH2OH – COOH содержится в винограде в виде кальциевых солей.

Щавелевая кислота COOH – COOH содержится в клеточной ткани винограда в виде кристаллов. В сусле её находят до 0,1 г/дм3.

Диоксифумаровая кислота COOH – COH=COH – COOH впервые обнаружена в винограде в 1957 г известным биохимиком А. К. Родопуло. Продукты окисления диоксифумаровой кислоты (дикетоянтарная и мезоксалевая кислоты) тормозят окисление винной кислоты, вследствие чего этот процесс быстро затихает.

Диоксифумаровая кислота в винограде содержится в очень небольших количествах, но она играет очень важную роль в восстановительных процессах виноделия. Дегидрируясь, она отдает два атома водорода для восстановления веществ, обусловливающих букет вина, при этом вкус и букет вина улучшается.

В винограде найдены также Ароматические фенолокислоты (галловая, ванилиновая, сиреневая, п-оксикоричная и др.), представляющих собой группу простейших фенольных соединений. Они сочетают в себе свойства кислот, веществ аромата и фенольных веществ. Присущи красным и белым винам, получаемым в результате интенсивного экстрагирования мезги.

Кислоты винограда определяют один из важнейших элементов вкуса — кислотность сока, вина и других продуктов переработки. При избытке кислот их удаляют различными способами, при недостатке (что бывает значительно реже) подкисляют сусло или вино лимонной или винной кислотой, а также купажируют их с более высококислотными партиями.

Достаточно высокая кислотность винограда предотвращав развитие вредной бактериальной микрофлоры, инактивирует окислительные ферменты, придает белым столовым винам шампанским виноматериалам необходимую свежесть во вкусе способствует лучшему проявлению цвета розовых и красных соков и вин, а наличие винной кислоты обеспечивает созревание марочных вин.