автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:ОБОСНОВАНИЕ ЭКОЛОГИЗИРОВАННОГО ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ВИНОГРАДА КРАСНЫХ СОРТОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КАЧЕСТВЕННЫХ СУХИХ ВИН

- 3^9

На правах рукописи

Свюхфвя Нафсет Тсачсжевма

ОБОСНОВАНИЕ ЭКОЛОГИЗИРОВАННОГО ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ВИНОГРАДА КРАСНЫХ СОРТОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КАЧЕСТВЕННЫХ СУХИХ ВИН

Специальности: 06.01.07—шкадоаодриоь мшогрщдврство;

05.18.01 - технологи обработки, ярим—и

алжкояых, бобовых культур, крушашх продуктов,

А>ЮР1«тт диссертации на соискание учено* степени кандидата сельскохозяйственных наук

Краснодар - 2005

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Российской академии сельскохозяйственных наук Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства в виноградарства (ГНУ РАСХН СКЗНИИСнВ)

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук Воробьева ТЛ

Научний консультант - доктор сельскохозяйственных наук Гугучкина Т.И.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук *'" Киян А.Т.

дохтор технических наук Бирюков А-П

Ведущая организация:

Кубанский государственный аграрный университет

!}ащита диссертации состоится »апреля 2005 года в 10м часов на заседании диссертационного совета Д.006.056.01 в Северо-Кавказском зональном НИИ садоводства в виноградарства по адресу: 350901, г. Краснодар, ул. 40 лет Победы; 39.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СКЗНИИСнВ

Автореферат разослан .« /С » марта 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук

удавердов Э.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальности исследований. В обширном спектре современных задач производства высококачественной пищевой продукции вопросы обеспечения её гарантированной токсикологической безопасности являются основополагающими, а от результативности научных поисков в этом направлении зависит здоровье и качество жизни населения страны.

В общем объеме сельхозпроизводства Российской Федерации Краснодарский край занимает одно из ведущих положений, а виноградарская отрасль Кубани остаётся главной региональной базой, в которой исторически сосредоточена основная масса специализированных предприятий, возделывающих и перерабатывающих виноград - ценнейший по своим биологическим и питательным свойствам пищевой продукт. Здесь из большого сортимента возделываемого винограда производятся натуральные вина, в том числе из его красных сортов, на которые в настоящее время приходится 20 % всех виноградных насаждений региона,

По питательно-целебным свойствам, благотворно влияющим на организм человека, натуральные вина из винограда красных сортов представляют собой ценнейшую винодельческую продукцию и потому ее производству уделяется большое внимание [Валуйко Г.Г. (1990-96); ВтдегЕ (1997); Дергунов А.В., Ннкулушкика Г.Е., Чекрыгина М Ю (1999); Огай Ю.А., Заго-руйко В.А., Богадельников И.В. (2000); Порошков В.И. (2000) и др.].

Вместе с тем, пестициды, используемые в агротехнологиях возделывания этой культуры для сохранения урожаев винограда, пагубно воздействуя на объекты окружающей природной среды, нарушают естественное равновесие экологической системы агроландшафтов, проникают в растение н виноградную ягоду. В результате ухудшается качество продукции переработки винограда, что отмечается в работах многих исследователей [Адасемян Л. А. (1977); Антонович Е.А, Седокур Л.К, (1990); Богданова В.Н, Вайнтрауб ФЛ (1973); Воробьева Т.Н. (1989,2001); Агеева Н.М., Гугучкина Т.И. (1990, 2001); Киян А.Т, (1997,2000) и др.].

Виноградарство, призванное поставлять пищевые продукты, содержащие комплекс гарантированно полезных и жизненно важных питательных веществ, переживает в последние годы сложную и нестабильную экономическую ситуацию. Несовершенство технологий, сопряженных с нежелательным эколого-токсикологическим последействием применяемых в отрасли пестицидов, накопление н трансформация их токсичных остатков в биотических цепях агроэкосистемы приводит, также, к снижению качества и пище* вой безопасности красных натуральных вин и напитков, что тоже отрицательно сказывается на экономическом состоянии отрасли.

В отраслевом потенциале научных званий еще имеются пробелы, восполнение которых с учетом конкретных агроклиматических^ткхнодогических и других факторов, а также недостатка произво, (ства винр^дд^ ц эдюдуктов I

фонд ручной литературы N9 / - 3.^929 I

его переработки, способствует выработке решений дальнейшего совершенствования процессов приготовления сухих красных вин. В этой связи, при неуклонно возрастающих экологических требованиях к агротехнологиям возделывания винограда, в свете ужесточающихся санитарно-гиенических нормативов качества отраслевой продукции, необходимо дальнейшее эко-токсикологическое совершенствование возделывания и промышленной переработки винограда. Вполне очевидно, что в этом заключается одна из составляющих основ производства высококачественной виноградной продукции, свободной от остатков токсичных ксенобиотиков. Поэтому обеспечение экологически безопасного применения пестицидов при возделывании винограда )■ экономически выверенной санитарно-гигиенической оптимизации технологий его промышленной переработки, несомненно, является актуальной научно-практической задачей современности.

Нель работы — на основе изучения экотоксикологического последействия пестицидов при возделывании винограда красных сортов и оценки качества приготавливаемых из него вин научно обосновать технологию отдельных приемов производства виноградного сырья и приготовления сухих красных натуральных вин, свободных от токсичных остатков.

Яялячи исследований. Для достижения поставленной в исследованиях цели предусматривалось:

* провести токсикологический мониторинг виноградников в экосистеме «почва — виноград — вино», изучить основные агробиологические показатели красных сортов, определить остаточные количества пестицидов и показатели трансформации и транслокащш ксенобиотиков в виноградном сырье для приготовления красных вин;

» изучить влияние остатков пестицидов на изменение показателей физико-химического состава виноградного сырья для его промышленной переработки;

* исследовать процессы трансформации токсичных остатков при использовании в технологических приемах заводской переработки винограда красных сортов специальных ферментных орепаратов (энзимов);

* научно обосновать и предложить технологические приемы обработки виноматериалов энзимами с целью повышения качества и пищевой безопасности красных сухих натуральных вин;

* выполнить технико-экономическую оценку предложенных научных разработок, обосновать их производственную результативность.

раучнад цовизна и практическая значимость ^сследррзний. В конкретных производственных и почвенно-климатических условиях получены новые научные данные токсикологического мониторинга виноградников анапо-таманской зоны (ЗАО АФ «Фанагория»), обрабатываемых в течение последнего десятилетия пестицидами. Установлен механизм влияния специального ферментного препарата на качественные изменения вина из ви-

н ограда красных сортов за счет детоксикацни остатков ксенобиотиков. Получены экспериментально-аналитические зависимости, позволившие научно обосновать и предложить технологию приготовления высококачественных конкурентоспособных красных сухих вин с использованием фермент-пых препаратов пектяно-л ротеолитн ческого действия.

Основные рд,п<уженияг выносимые «А чдщкту:

- экотоксикологическая оценка технологии возделывания винограда красных сортов;

- остатки пестицидов в виноградном сырье и их влияние на качество сухих натуральных красных внн;

- технологические приемы для повышения биологической ценности продуктов переработки винограда красных сортов.

Апробация и реализация полученных результатов. Результаты исследований докладывались: на научно-практических конференциях (20022004 гг.) и заседаниях ученого совета МГТИ. объединенных слушаниях лаборатории виноделия и сектора защиты винограда от вредителей и болезней СКЗНИИСиВ (1999-2004 гг.); научно-производственных совещаниях и международных выставках н ярмарках «Вина Кубани» (Краснодар, Майкоп, Темрюк 1999-2003 гг.). Предложенные в исследованиях разработки внедрены и используются на винодельческом заводе ЗАО АФ «Фа-нагория» и в цехе микровиноделпя СКЗНИИСиВ.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 научных статей и две работы находятся в печати.

Структура ц рб^ем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх разделов (изученность вопроса, программа и методы, результаты исследований, технико-экономическое обоснование), выводов, предложений производству, списка использованной литературы из 167 наименований, в т.ч. 32 на иностранных языках, и б приложений. Диссертация изложена на русском языке компьютерным способом в объеме 195 страниц, содержит 28 таблиц и 47 рисунков.

УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые и лабораторные эксперименты выполнялись с 1999 по 2004 годы на плодоносящих виноградниках ЗАО АФ «Фанагория» (анапо-таман-ская зона виноградарства), в лабораториях СКЗНИИСиВ и Майкопского государственного технологического института. Природные условия хозяйства ЗАО АФ «Фанагорня» типичны для Таманского полуострова, почвенный покров —черноземы южные, выщелоченные и слабовышелочекные.

Объектами изучения явились виноградники красных сортов до и после защитных обработок фосфорорганическимн пестицидами (ФОП) против вредоносных объектов, поражающих виноградное растение, почва, вн-

ноград и продукты его заводской переработки.

Площадь насаждений опытных участков составляла не менее одного га широкорядных плантаций с формированием кустов на высоком штамбе и площадью питания 4 х 2,5 м. Лабораторные и полевые опыты закладывали» в 3-х повторностях. Полевые опыты проводились на производственных участках красных сортов по схеме, включающей варианты: 1-й — контроль, без обработок ФОП; 2-й —2-е обработки Би-58 новый 3,0 л/га; 3-й — 2-е обработки фуфаноном 1 кг/га; 4-й — 2 обработки золоном 2,8 л/га; 5-й — 2 обработки антио 2,5 л/га.

Лабораторно-полевые опыты проводились на 4-х участках сорта Каберне — Совиньон (далее Каберне), различающихся степенью загрязнения почвы ФОП.

Опыты по изучению влияния ферментных препаратов (ФП) на процесс распада инсектицидов при приготовлении виноматериала (В/М) из сортовой смеси (Каберне, Амур, Антей, Данко) проводились по вариантам: 1-й - контроль, В/М без инсектицидов и ФП; 2-й — В/М + золон; 3-й —В/М + метафос; 4-й - В/М + Би-58; 5-й - контроль, без ФОП и ФП; 6-й - В/М + запои + ФП; 7-й - ВЫ+метафос + ФЦ 8-й - В/М + Би-58 + ФП.

Методы исследований. Агробиологические учеты — число глазков, побегов, соцветий на кустах, средней массы грозди, учет урожая с куста и одного гектара проводились по методике, опубликованной в «Агротехнических исследованиях по созданию интенсивных виноградных насаждений на промышленной основе» (под ред. Б. А. Музычекко, 1978).

Экотоксикологический мониторинг виноградников проводился для определения загрязнения винограда почвенными токсикантами. В исследованиях использовались методические указания Т.Н.Воробье вой (1991). Образцы почвы и винограда отбирались одновременно для определения содержания остатков пестицидов. Пестициды в почве, винограде и вине определялись методами газожидкостной и тонкослойной хроматографии (Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде, 1992) в аккредитованной испытательной токсикологической лаборатории СКЗНИИСиВ.

Приготовление виноматер налов осуществлялось по технологической схеме для красных натуральных сухих вин в цехе микровиноделия СКЗНИИСиВ и на вннэаводе ЗАО АФ «Фанагория». Физико-химический состав ви-номатериалов устанавливали по действующим ГОСТам и методикам, разработанным и модифицированным в лабораториях СКЗНИИСиВ.

Остатки пестицидов в образцах почвы, винограда и вина, качество винограда и вина определяли с помощью современных поверенных приборов и оборудования; хроматограф «Цвет-550», атом но-^адсорбционны й спектрофотометр АН-1 УЭФ, прибор капилляр« ого электрофореза «Капель-103». Полученные опытно-экспериментальные данные обрабатывались методами математической статистики (В.Г.Вольф, 1966; Б. А.Доспехов, 1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Агробиологические показатели винлгрдля грасных сортов.

Для изучения основных агротехнологичсских показателей красного винограда были использованы сорта различного происхождения (табл.1). Из ев* ропейских классических сортов — Мерло, Каберне, Саперави, которые обладают большой эколого-географичеосой пластичностью к почти повсеместно дают вииа высокого качества, но в значительной степени подвергаются поражению вредными объектами. Из сортов межвидовой гибридизации - Амур, Антей, Данко, распространенные в настоящее время. Они отличаются высокой и стабильной урожайностью, морозоустойчивостью и засухоустойчивостью, обладают хорошими агротехническими характеристиками, менее поражаемы вредными объектами, что позволяет ограничить число химических обработок.

Таблица 1- Происхождение изучаемых красных сортов винограда

Наименование сортов Происхождение

Мерло, Каберне, Саперави Европейские

Сорта межвидовой гибридизации

Амур Европейско-амуро-амери кански Й

Антей, Данко Европейско-американские

Таблица 2 - Биологические показатели плодоношения технических красных сортов винограда (ЗАО АФ «Фанагория», 1999-2003 гг.)

Сорта Побегов,% Коффициенты Продукта вность побега, г

развившихся плодоносных плодоношения плодоносности

Мерло 68,5 72,0 0,90 1,25 81,2

Каберне 64,0 67,4 1,09 1,34 108,5

Саперави 62,2 66,9 0,95 1,19 100,2

Амур 74,0 78,0 1,24 1,30 174,1

Антей 76,0 79,5 1,18 1,24 171,1

Данко 78,9 82,2 1,26 1,30 189,2

Таблица 3- Урожайность и качество винограда красных сортов (ЗАО АФ «Фанагория»), 1999-2003 гг.)

Сорта Урожайность, ц/га Средняя масса грозди, г Сок ягод

сахаристость, г/100см титруемая кислотность, г/дм

Мершо Каберне Саперави Амур Антей Данко 115 110 105 98 90 95 90,2 99,5 105,5 140,4 145,4 150,2 18,5 18,0 17,4 16,9 16,4 17.1 9,0 9,6 8,2 7,0 7,5 7.9

НСРоз V 4,0 0.5 0.2

Сорта Амур, Данко, Антей незначительно уступают по основным биологическим показателям классическим сортам (табл.2 и 3). В задачу наших исследований входило изучение влияния агротехнических приемов, способствующих сохранению урожая от вредных объектов, на качество виноградного сырья, предназначенного для приготовления сухих красных вин,

(Хтат*И инсектицидов в сырье и вине из виноград ПЖЧНЧ Т^рТП",

Миграция пестицидов по цепям питания в объектах окружающей природной среды приводит к накоплению нх в пищевой продукции. Одним из основных источников поступления ксенобиотиков в пищевые сельскохозяйственные продукты является почва, аккумулирующая токсичные химические соединения в результате многократных химобработок растений. Это особенно характерно для виноградных насаждений, по агротехнологичес-ким признакам являющихся монокультурой. Токсичные вещества, особенно стойкие к естественному распаду и детоксикации, длительно сохраняются на подверженных химобрабопсам агроландшафтах и циркулируют по сложным цепям природной экосистемы. В итоге целый ряд агропрепаратов и их метаболитов обнаруживается в виноградной продукции даже в тех исключительных случаях, когда они в текущем году не применялись.

Современный ассортимент пестицидов, применяемых на виноградниках, состоит из большого числа различных групп химических соединений. Поэтому в рамках запланированных исследований изучались лишь некоторые из них, главным образом характеризующиеся наибольшими объемами производства и масштабами конкретного применения в защитных химических обработках виноградной культуры. К таковым относятся фосфорорга-нические инсектициды, которые по указанным характеристикам длительное время стабильно занимают ведущее место среди других групп пестицидов. В этой связи их относят как к "фоновым" (применявшимся ранее), так и к "сезонным" (текущим) загрязнителям почв виноградников.

Таблица 4 — Содержание остатков пестицидов в почве производственных участков виноградников (ЗАО АФ «Фанагория,1999-2003 гг.)

Варианты опытов Содержание пестицидов в почве, мг/кг

"фоновые" "сезонные" (те кущ. обраб.)

ХОП ФОП Би-5$ карбофос золой ангно

1. Контроль (без обработок ФОС) 2. Би-58 новый, 2 обработан по 3,0 л/га 3. Карбофос (фуфаяон), 2 обр., X кг/га 4. Золой (фозалон), 2 обр., 2,8 л/га 5. Ангно. 2 обо.. 2,5 л/га 0,0« 0,082 0,012 0,093 0.077 0,251 0,233 0,154 0,121 0,465 0,1 »2 0,321 0,106 0,093 0,555 0,052 0,252 1,5 _» 0,011 0,057 0,257 0,056 0,036

П Д К 0,1 <М 2,0 0,2 0,1

Примечание: *—не обнаружено; опыты проводились на производственных участках сортов Каберне, Мерло, Саперави, Антей, Амур, Данко

Из этих пестицидов в наших исследованиях были выбраны наиболее используемые в обработках — метафос, карбофос, фосфамид, золон и антно. Данные пестицидного загрязнения почв виноградников красных сортов, обрабатываемых изученными в работе инсектицидами, показывают (табл 4), что в ряде случаев содержание остатков "сезонных"преп аратов в почве после защитных обработок достигало величин, превышающих концентрации "фоновых" токсикантов.

ВГХЦГ 0 метафос

Шфосфаиид Шфуфакон

2 з

контролируемы* участки

Рисунок 1 — Остатки инсектицидов в винограде сорта Каберне с производственных участков (ЗАО АФ «Фанагориа», ср. данные, 1999-2003 гг.)

0,35 0,3 0,25 -0.2 0,15 0,1 0,05 0

ОМ ерпо

(ЗКабврне-Сожньон □Саперави

ОКаСерне

□ Антей

ОАмур

■Пень гтш

Рисунок 2 ~ Содержание инсектицидов в ягодах винограда красных сортов: ] -ДДТ (метаболиты), 2-ГХЦГ (изомеры), 3-метзфос, 4-Би-58,5-карбофос, 6-антио, 7-золон (ЗАО АФ «Фанагория», 1999-2003 гг.)

Таблица 5 — Остатки инсектицидов в вине красных сортов винограда

Образцы виноматериа- Содержание инсектицидов, мг/дм3

ла, характеристика ддг гхцг мета-фос Бп-58 карбофос антио ЗОЛОЙ

1. Каберне, Мерло ( ротор С) 2. Каберне, Амур (карбофос) 3. Мерло, Каберне (антио) 4. Мерло, Каберне, Антей (золой* - 0,0015 0,0024 0,0594 - - -

0,001 0,0012 0,0055 0,0096 0,195 - -

0,001 - 0,0052 0,057 - 0,0015 0,0016

следы - 0,0156 0,0254 - - 0,0156

МД У (по виноградному сырью) 0,1 0,05 не допускается не допускается 0,5 ОД 0,2

Примечание: ЗАО АФ «Фанагория, 2000-2004 гг.,« - » - не обнаружено.

В ягодах винограда красных сортов (рис.1 и рис.2) и в образцах ви-номатернала (табл.5) обнаруживались остатки препаратов, например, ме-тафоса, которые в течение.вегетационного периода в защитных обработках виноградных насаждений не применялись.

Ме*ацн?м действия производных дцт?юфосфорной кислоты на фенольные соединения красных вин.

Противоречивые литературные данные о деструкции ФОС в биологическом материале объясняются нх различной реакцией на изменяющиеся внешние и другие факторы (Воробьева Т.Н., 2000). Несмотря на принадлежность этих препаратов к одной группе химических соединений, они различаются по своим физико-химическим свойствам, что предопределяет продолжительность их сохранения н, особенности, взаимодействия с высокомолекулярными соединениями винограда и вина.

Исследованный и проанализированный в работе химический состав виноградного сырья и вина из винограда красных сортов показал, что возрастающий повышенный потребительский спрос на сухие красные Ординарные внна объясняется, в первую очередь, большим содержанием в них многообразных биологически активных веществ, оказывающих благотворное питательно-лечебное действие на организм.

Фенольные соединения красного винограда и вина, относящиеся к группе «вторичных метаболитов» (вторичного происхождения) в связи с их высоким'физиологически положительным действием имеют особо важную биологическую ценность. К таким компонентам относятся производные гидроксицинамнновой, галловой и других кислот, которых в составе красных вин в 10... 15 раз больше, нежели в винах из винограда белых сортов.

Бблыпее количество фенопьных соединений в винодельческих продуктах из красного винограда представлено фдавоноидами — антиок-сидантами, обладающими способностью тормозить течение свободно радикальных процессов.

Выявленное чио-ленное различие в компонентном составе феноль-ных соединений, содержащихся в различных образцах вина новых и классических сортов винограда, показывает что наиболее полный численный комплекс фенолов характерен дня новых сортов (в последовательности по степени убывания) Амур и Антей. Однако, у классического сорта Каберне количественный показатель фенолов значительно выше, чем у новых сортов.

Содержание кальция в винах из красных сортов винограда Каберне и Саперави (рнс.З) наиболее полно отвечает технологическим требованиям стабилизации, нежели вино сорта Рислинг. Результаты экспериментов отвечают литературным данным (Гугучкина Т.И., Агеева Н.М. и др., 1998; Пороти-ковВ.И, 2001, Стуруа З.Ш, Мехузла НА., 1997 н др.) в том, что красные вина в сравнении с белыми содержат кальция на 30.., 50 % меньше.

Таблица б - Влияние инсектицидов на химический состав сухих красных вин (ЗАО АО «Фанагория» - СКЗНИИСиВ, 2000 - 2003 гг.)

Рисунок 3 — Катионный состав опытных образцов вина: 1 Д.З соответственно — Рислинг, Саперави, Каберне (СКЗНИИСиВ, 2000-2003гг.)

Образцы вина из винограда сорта Каберне опытных участков ЗАО Аф «Фанагория» при остатках в почве инсектицидов, мгУкг Химические показатели

объемная доля этанола, %об. массовая концентрация

кислот, г/дм1 $02 свободной, мг/даг феноль-ных соединении, г/дм

титруемых летучих

1-0,17 2-0,10 3-0,44 4-0,31 10,0±0,15 10,2±0,19 10,1±0,18 9,9±0,1б 8,5±0,8 8,3±0,7 8,б±0,б 8,4±0,7 0,85±0,07 0,90±0,08 0,82±0,11 0,88±0,09 23,2±0,87 22,9^1,01 23,4±1,2 22,8*1,15 2,8±0,05 3,3±0,02 2,0±0,04 2,0±0,06

Поскольку технологические процессы приготовления вина сопряжены с различными физико-химическими, биохимическими, механическими и другими воздействиями на перерабатываемый продукт предполагается, что саккумулированные в виноградной ягоде токсичные вещества могут подвергаться метаболическим изменениям и превращениям. Тем не менее, исследования показал», что остатки пестицидов обнаруживаются в готовой винодельческой продукции.

Сухое красное'вино при приготовлении проходит меньшее число технологических операций и, в этом случае, потенциальная опасность сохранения остатков ксенобиотиков остаётся более вероятной. В выполненных нами исследованиях установлено влияние изученных пестицидов и их токсичных остатков (табл. б и 7) на некоторые биохимические показатели сложного компонентного состава красных вин.

В вине (табл. 6) из винограда с производственных участков (образец 3, ЗАО АФ «Фанагория»), в почве которых ранее обнаруживалось наибольшее содержание токсичных остатков ксенобиотиков, установлено уменьшение фенольных соединений до 20 % в сравнении с образцами вина из винограда с участков, где в почве пестициды практически не обнаруживались (участок 1, образец 1). Это подтверждается сравнением (табл. 7) показателей, из которого следует преимущественная разница в фенольном составе изученных образцов вина новых сортов винограда, полученного с экологически более благополучных виноградников.

Таблица 7 — Результаты биохимических анализов сухих вин (ЗАО АФ «Фанагория» - СКЗНИИСиВ, средние данные, 2001 г.)

Образцы вина, приготовленного в микровинцехе СКЗНИИСиВ из винограда собранного с участков Биохимические показатели качества

массовая кондетрадн я витамины, мг/100г

сухие вещества, % сумма сахаром* общая кислотность, г/дм аскорбиновая кислота Р-акгивные вещества

кате •хины антоциа-ны лейкоанг оцианы, мг/дм

ЗАО АФ «Фанагория». с. К а б е р н е

1 2 3 4 6Л 6,0 6,0 6,1 1,15 1,12 1,10 1,13 0,85 0,80 0,80 0,81 1,81 1,80 1,70 1,72 12,9 13,0 12,0 12,0 480,0 490,5 470,2 470.5 13,2 13,0 12,0 12.5

НСРо? 0,2 0,09 0,05 од 0,3 1,1 0,3

Хозяйств Темрюкского района, сортов

Каберне Саперави Амур Антей Данко Ркацители 6,3 6,6 6,9 6,1 5,8 6.0 1,15 1,20 1.41 0,64 2,60 0.17 0,89 0,94 0,73 0,72 0,70 0,94 1,91 1,90 6.40 4,33 9,32 1.75 12,4 12,9 15,8 30,2 23,2 27,0 485,0 527,2 776,4 695,2 695,0 13,0 13.4 19,7 40,2 23.5 1.02

НСРо» 0,2 0,0$ 0,09 0,1 0.4 0,4

Уменьшение содержания витаминов группы «Р» под влиянием инсектицидов объясняется изменениями ферментной деятельности, ингнбирова-нием фотосинтеза и нарушениями процессов энергетического обмена. Из анализа имеющихся литературных данных (Тайна Б.С. и др., 1989; Гугуч-кина Т.И , Агеева Н.М., 1993) и полученных результатов исследований можно предположить, что степень связывания и деструкция остатков пестицидов зависит от наличия и количества высокомолекулярных соединений (ВМС), ингибнрующих или активизирующих перемещения электронов и молекул кислорода, отвечающих за окислительные процессы. Таковыми соединениями являются полисахариды, белки, лип иды и другие ВМС.

Стремление наибольшим образом наполнить вино биологически активными веществами винограда красных сортов сопряжено с потенциальной опасностью сохранения в виноматериале остатков токсичных химических включений. Наступление такого нежелательного развития биохимических процессов происходит тогда, когда пестициды находятся в химически связанном с фенольнымк и другими соединениями состоянии и не были подвержены более раннему распаду, что, в итоге; приводит к производству винодельческой продукции, загрязненной остатками токсикантов.

Ранние и современные литературные данные о механизмах распада и взаимодействия пестицидов с ВМС продуктов питания по ряду причин достаточно противоречивы, т.к. "связывание" того или иного пестицида может происходить одновременно по нескольким типам связей, различающихся степенью прочности. К примеру, прочная связь с белками может происходить по типу гидрофобного взаимодействия и приводить к длительному сохранению инсектицидов с замедляющимся распадом под влиянием тех или иных факторов. Кроме того, за счет ионного обмена и водородных связей ФОС способны соединяться с органоми нереальными комплексами (белки, фенолы, полисахариды, минеральные вещества), при этом, благодаря гидрофильной поверхности, взаимодействуя с этими комплексами, инсектициды могут разрушаться интенсивнее.

Рассмотренные нами ФОС, взаимодействуя с липидами, как это отмечается Агеевой Н.М., Гутучкиной Т.И., Ажогяной В.А (1991), локализуются в них, а разрушение белхово-лецнтиновой оболочки может освободить пестицид практически в нативном (естественном) виде и, в этой связи, липиды возможно откосятся к веществам, тормозящим распад пестицидов. В биологических средах сусел и вин химические фосфорорганические соединения проявляют устойчивость ввиду присущего им механизма медленно текущего окислительно-гидролитического процесса разложения.

В медицине питательно-лечебная и оздоровительная ценность свойств пищевых продуктов винограда красных сортов давно установлена и общепри-знана. В ббльшей степени это связано с антоцианами, как наиболее сильными антиоксидантами, нежели хорошо известными в этой области знаний ка-техинами. Наличие же токсикантов в винодельческой продукции даже в ма-

лых количествах способно анулировать ев физиологически важные качества. Поэтому удаление остатков пестицидов из виноматериалов должно осуществляться способом, способствующему сохранению комплекса биологически ценных веществ красных сортов винограда.

Влияние технологических рр^емов переработки виноградного сырья с использованиемферментов на трансформацию и деградацию" фосфорорган^ческнх инсектицидов

Эксперименты проводились в лабораторных (модельный) и производственных (микровиноделие) условиях с применением пектопротеолнти-ческого ферментного препарата Тренолин Руж.

В лабораторно-модельном опыте в качестве экспериментальных образцов были использованы виноматериапы после их первичной обработки без ферментации (как в традиционных производственных условиях), содержащие естественные незначительные количества остатков фосфорорга-нических соединений. В образцы виноматериалов вносились фермент и стандартные гексановые растворы ФОС (золон, метафос, Би-58), После отстаивания и фильтрации хроматографическим методом определялись остатки внесенных пестицидов (табл. 8).

В производственных условиях ферментный препарат (ФП) вносили (рис.4 и рис.5) дважды по 0,2 г/декалитр: в виноградное сырье перед дроблением и при брожении сусла на мезге. Результаты анализов по определению остатков пестицидов в вине показаны в таблице 6.

на розлив

Виноградное сырье + фермент

гпухтт!

б 7 * 9 10

Рисунок 4 - Технологическая схема приготовления красных сухих вин:

1 - бункер питательный; 2 — дробилка-гребнеотделитель; 3 — установка для сбраживания; 4 — стекание и прессование мезги; 5 — резервуар для вн-номатериала; б — резервуар купажный; 7 - теплообменник (обработка холодом); 8 - резервуар д ля отдыха в/м; 9—фильтр-пресс; 10 —резервуар

для отдыха в/м

Рисунок 5 — Схема внесения ферментного препарата и токсикологического - контроля при приготовлении вина из винограда красных сортов

Таблица 8 — Влияние ферментного препарата на процесс разложения ФОС в сухом красном виноматериале

№ д/п Варианты опыта Содержание инсектицида, мг/дм*

золон метафос Би-58

1 Кртрдоь. В/М без пестицида и ФП 0,001 следы следы

2 В/М + золон 0,8 ел еды следы

3 В/М + метафос 0,001 0,8 следы

4 В/М + Би-58 0,001 следы 0,8

5 Контооль. В/М без пестицида + ФП не об нар. необнар. не обнар.

6 В/М+золон и ФП 0,015 необнар. необнар.

7 В/М +метафос и ФП необнар. 0,010 не обнар.

8 В/М + Би-58 и ФП необнар. необнар. 0,018

МДУ по виноградному сырью, мг/кг ОД не допуск. не допуск.

Таблица 9 — Влияние фермента на остатки инсектицидов в сухих красных винах (ЗАО АФ «Фанагоркя» - СКЗНИИСиВ, 2000-2003 гг.)

Вариант и наименование исследуемого материала Содержание инсектицидов, мг/л

ДДТ ГХЦГ мега-фос Би-58 золой хлор-пири-фос

1. Свежеотжатое виноградное сусло 0,019± 0,001 0,024* 0,0012 0,025* 0,0014 0,032± 0,0015 0,014* 0,0012 0,016* 0,0011 0,025* 0,002 0,032* 0,0021 0,015* 0,0015 0,045* 0,002 0,126* 0,003

2. Молодой виномате-рнал (без фермента) 0,019* 0,001 0,022* 0,0008 0,020± 0,0013 0,030* 0,0014 0,01 2* 0,0009 0,015* 0,0011 0,022± 0,0011 0,032* 0,0013 0,013* 0,0008 0,045± 0,0009 0.125* 0,004

3. Молодой внномате-риал (Тренолин Руж) 0,010* 0,001 0,015* 0,0009 о о о о 0,010* 0,0009 0,050* 0,0018 0,015* 0,001 0,018* 0,0007 0,010* 0,0007 0,045* 0,0019 0,016* 0,0014

4. Виноматериал после вторичной обработки (без фермента) 0,015± 0,001 0,020± 0,0008 0,020± 0,001 0,030* 0,0015 0,010* 0,002 0,010* 0,0017 0,020* 0,0019 0,030± 0,002 0,010* 0,0011 0,040* 0,0031 0,125* 0,0065

5. Виноматериал после вторичной обработки (Тренолин Руж) следы 0,005* 0,0007 0,009± 0,0004 0,010* 0,0035 необн. не оби. необн, не обн. следы 0,001± 0,00011 0,001* 0,00012

МДУ (для виноградного сырья), мг/кг ОД 0,05 не доп. не доп. 0,2 не нор-мир

Органические соединения фосфора сохраняют устойчивость в материалах растительного происхождения и в биологических средах, а фенолы, с

их антиоксидантной активностью, слабо детоксицируют инсектициды, более стойкие в кислой среде, нежели в щелочной.

Вместе с тем, ферментный препарат, примененный в работе, является биокатализатором белкового происхождения, величина естественного содержания которого в клетках виноградных ягод является недостаточной для более полного выполнения функции катализатора необходимых биохимических процессов.

Поэтому технологически искусственно вносимый фермент дополнительно активизирует и ускоряет гидролиз белков до образования аминокислот, тем самым, обеспечивает большее выделение сока, увеличивает объем экстракта и повышает интенсивность окраски приготовленного вина.

Таким образом, предложенный ферментный препарат способствует сохранению биологически активных веществ, одновременно освобождая винодельческий продукт от остатков пестицидов.

В производственных экспериментах, наряду с детоксикацией в вино-материалах исследуемых инсектицидов группы ФОС, достигнута деструкция остатков "фоновых" ХОС, обнаруживаемых в сырье до его заводской переработки (табл. 9).

Экологизированное возделывание винограда и токсикологически безопасная технолога^ производства красных сухих вин

Анализ результатов исследований, выявленное загрязнение остатками ксенобиотиков винограда красных сортов и его винодельческих продуктов указывают (рис 6,7 и 8), в первую очередь, на несовершенство агроприе-мов применения пестицидов в защитных обработках и, во-вторых, — на недостаточность объективного токсикологического и санитарно-гн гнеяичес-кого контроля качества сырья и приготавливаемых виноматерналов в процессе их производства.

Для своевременного устранения имеющихся недостатков предложена принципиально новая схема такого контроля (рис. 5).

Изученная динамика трансформации ксенобиотиков в экосистеме «почва — виноград — вино» (рис. 6,7,8), результаты лабораторных и производственных экспериментов (табл. 8 и 9) показывают, что использованием ферментных препаратов пектолиткческого и протеолитнческого принципов действия в технологии приготовления внноматериалов возможна гндроли-зация остатков ФОС, что освобождает готовую продукцию от токсичных включений этой группы химических соединений.

Суммы остаточных количеств отображают на рис.6 их общее по выборкам средних данных (1,2,3... 9) содержание в почве опытных участков виноградных насаждений ЗАО АФ «Фанагория» за период исследований 1999-2003 гг. Этот показатель характеризует скрытую токсичность почвенных ксенобиотиков при их отдельных значениях, не превышающих ПДК

□ фуфаион Иантпо Нсуыма

Рисунок б - Инсектициды в почве виноградников (ЗЛО АФ «Фаяагория»); выборки 1.2...4-средние данные за 1999-2000 гг., 5,6... 9 -за 2001-2003 гг.

2- ОДЦТ игхцг всуима(ДЦТ, ПШП

□метафос ОБи-58 □эолон

Оаятио Нкарбофос □сумма (остальные)

АФ «Фанагорпя», 1999-2003 гг.)

Рисунок 8 — Остатки инсектицидов в образцах натурального сухого красного вина (ЗАО АФ «Фанагория - СКЗНИИСиВ, 2000-2003 гг.)

Достигнутый результат имеет принципиально важное значение, поскольку содержание в продукции одновременно нескольких токсикантов даже в концентрациях, меньших ДЦК (МЦУ), предопределяет более высокую токсикологическую опасность в виду того, что суммарная их токсичность соизмерима с локальным действием отдельного препарата, когда его остаточное количество в продукте превышает регламентируемую величину. Добавление к исходному виноградному сырью в начальной стадии приготовления вина недостающих в нём гидролитических ферментов ускоряет процесс деградации остатков ФОС. Однако при этом из технологической схемы должна исключаться операция термообработки, поскольку нагрев виноградного сусла ингнбирует деятельность протеолнтических ферментов,

ФОС могут разрушаться под действием высокой температуры, но, например, фосфамид, относящийся к стойким соединениям, при термической обработке разрушается не полностью. Поэтому, очевидно, что в производстве вин из ягод винограда красных сортов с целью достижения токсикологически гарантированной пищевой безопасности винодельческой продукции применение биохимических средств (ферментных препаратов), способствующих распаду токсичных веществ, вполне целесообразно и гигиенически оправдано.

Использование ферментного препарата по предложенной технологии позволяет ускорить процесс гидролиза белков до образования аминокислот, обеспечить большее выделение сока, увеличить объем экстракта до 8,9 % и повысить интенсивность окраски виноматерналов. Это способствует также максимальному сохранению биологически активных веществ при одновременном освобождении вина от остатков инсектицидов. При этом не снижаются орган олептические показатели вина из красного винограда классических (Каберне, Мерло, Саперави) и новых сортов (Амур, Антей, Дан ко).

Современные приемы сохранения урожаев винограда продолжают "опираться" на применение пестицидов. Внедрение в агротехнику виноградной культуры оптимально сочетающихся альтернативных мер её защиты (биологический метод, препараты растительного происхождения и др.), наряду с совершенствованием технологии приготовления вина, обеспечивает производство винодельческой продукции с гарантированной пищевой безопасностью.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Работа этого исследовательского этапа выполнена в двух, отдельно рассмотренных, направлениях: расчет экономической эффективности от внедрения технологии приготовления вина с использованием ферментного препарата и оценка ожидаемой социально-экономической эффективности исследований экологизированного производства винограда, повышения качества и пищевой безопасности натуральных сухих красных вин.

В расчете экономической эффективности использованы показатели увеличения выхода виноматериала за счет сокращения сусловых (на 4,2 %) и дрожжевых (на 4,7 %) осадков, которое составило в среднем по 10 экспериментам 89 дал на 1000 дал виноматериала. Экономический эффект определяли по формуле. Ээ=[(С2-С])+(1Ь-Ц1)]х(А-Кэ)хО,15 руб., где: С1 и Сг — себестоимость винодельческой продукции до и после внедрения предложения, рубУед. продукции; Ц( ц Цг — соответственно, оптовые цены, руб./ед, продукции; А — объем выработанной продукции, ед.; К3 — капитальные затраты, руб.; 0,15 -удельный нормативный коэффициент.

Ээ-[(449,35-446,б4)+(670-529)1*(!487-47,0)х 0,15 = 31,031 тыс. руб.

С применением ферментов выработано 78 тыс. дал красных внномате-риалов, а их выход увеличился на 78x89 = 6942 дал. При стоимости дополнительной готовой продукции, равной 1487565 рублей, и затратах на оплату ферментов в 47000 рублей чистая прибыль составила 1440,6 тыс. рублей, а суммарная экономическая эффективность выразилась в расчетах величиной (1440,6+31,031) 1471,63 тыс. рублей.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ Выроди

Результаты выполненных исследований позволили сделать следующие основные выводы:

» загрязненность почв промышленных насаждений фосфороргани-ческнмн соединениями (ФОС), как главного "поставщика" токсичных остатков в продукцию, варьирует в интервале от 0,5 до 3,5 предельно-допус-тямых концентраций (ПДК);

« остатки фосфорорганическнх инсектицидов мигрируют из почвы и накапливаются в ягодах. В период 1999-2003 гг. в винограде красных сортов обнаруживались: метафос — до 0,075, фосфамид — до 0,09, золой - до 0,15,антио — до 0,1 и фуфанон — до 0,35 мг/кг,

♦ в виноматериале, приготовленном по традиционной технологии из винограда красных сортов обнаруживались (мг/л ). метафос - до 0,016, фосфамид- до 0,059, фуфанон—до 0,07 и золон - до 0,045;

♦ остатки ФОС в виноматериале сухих красных внн в суммарном количестве до 0,29 мг/л снижают содержание Р-актавных веществ: катехн-нана 1,0мг/100мл (7,7%), антоцианов на 20,3 мг/100 мл{4,1 %>;

♦ по численности фенольных соединений красные сухие вина различаются в зависимости от сорта винограда: вино, приготовленное из сорта Антей, содержит 16, из сорта Амур — 14, из классического сорта Каберне — 11 компонентов, а по величине содержания отдельных фенольных составляющих сорт Каберне среди них занимает лидирующее положение;

♦ изучение катнонного состава — как показателя технологической стабильности вин показало, что содержание кальция в красном вине винограда сорта Каберне на 46,2,., 57,4 % меньше, нежели в белых (с. Рислинг);

♦ использование фермента пектопротеолитического действия при приготовлении красных сухих вин активизирует процессы деградации остатков инсектицидов;

♦ основные условия и технологические параметры применения фермента Тренолин Руж в приготовлении натуральных красных сухих вин:

- исключение из технологического процесса операции термообработки, поскольку нагрев виноградного сусла ингибнрует деятельность протео-литических ферментов и уменьшает количество витаминов группы «В»;

- внесение фермента производится дважды — в виноградное сырье и при брожении на мезге с дозировкой 0,2 г/декалитр виноматериала;

- время контакта выбирается в зависимости от технологических возможностей, температурный режим — не менее 1»= 10 °С;

♦ внесенный по предложенной технологии фермент повышает скорость фильтрации сусла в 2,8 раза, его выход на 35 %, улучшает степень экстракции и качество по биохимическому составу;

♦ ферментация, проведенная дважды, уменьшает содержание в вино-материале токсичных остатков пестицидов на 98 %, максимально полно сохраняет биологически активные вещества и улучшает органолептические показатели;

♦ суммарная экономическая эффективность применения ферментного препарата на винодельческом заводе ЗЛО АФ «Фанагория» составила 1471,63 тыс. рублей.

Предложения производству

■» с учётом полученных научных данных вносить в агроприемы защиты винограда от вредоносных объектов оптимизированные изменения по ежегодно совершенствуемым каргам-схемам эколого-токси кологического состояния производственных участков агроландшафтов;

♦ исключать из последних перед сбором урожая химических обработок применение высокотоксичных пестицидов, используя при этом экологически приемлемые средства защиты растительного и биологического происхождения;

♦ для улучшения качества виноматериалов переработку виноградного сырья производить в сортовой смеси — 50 % Каберне с добавлением равных количеств сортов Амур, Антей и Данко;

♦ использовать в технологии приготовления сухих красных вин ферментный препарат Тренолин Руж по предложенной схеме;

♦ контроль качества сырья и винодельческой продукции по показателям пищевой безопасности проводить на всех этапах производства — от возделывания и сбора урожая, до выхода готовых к реализации вин и напитков;

♦ в процессе реализации винодельческой продукции, произведенной по предложенной технологии, рекламировать её экологическую чистоту и гигиеническую безопасность, подтверждаемые оптимизированными агро-лриёмамн возделывания винограда и высокими качественными показателями вин и напитков.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Индустрия микробов в виноделии / Материалы международной на-учно-прахтической конференции «Актуальные проблемы экологии в условиях современного мира»». - Майкоп, 2002. - С 107 (соавт. Лунина Л.В.).

2. Альманах винодела / Материалы второй международной научно-практической конференции студентов, аспирантов, докторантов и молодых ученых МГТУ «Наука XXI веку». - Майкоп, 2002. - С. 136.

3. Идентификация винодельческой продукция I Материалы четвертой Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, докторантов н молодых ученых, посвященной 10-летию МГТУ. — Майкоп, 2003. - С, 159 (соавт. Лунина ЛВ.).

4. Влияние инсектицидов на качество виноградного сырья для приготовления красных вин // Пищевая технологи*. Известия ВУЗов. - 2004, №4. - С. 91 -93 (соавт. Воробьева Т.Н. Гугучкина Т.И., Шишкова Е.В.).

5. Вина высшей категория качества на Кубани. // Виноделие и виноградарство — 2004, Jfe 4. - С. 4-5 (соавт. Панкин М.И., Гугучкина Т.И.).

6. Переработка винограда красных сортов с применением ферментного препарата / Информ. листок Краснодарского ЦНТИ № 1-05. - Краснодар, 2005. - 4 с.

7. Содержание инсектицидов в винограда красных сортов / Информ. листок Краснодарского ЦНТИ № 2-05. - Краснодар. 2005. -3 с.

8. Детохснкация пестицидов в винограде при хранении // Материалы научно-практической конференции. - Краснодар. СКЗНИИСкВ, 2005, - С. 100-102 (соавт, Воробьева Т.Н., Макеева АН, Шшшкова ЕВ.).

Отпечатано с оригинал-макета заказчика на участке оперативной полиграфии Адыгейского государственного университета: 385000, г.Майкоп, /».Жуковского, 18.

Лицензия ПДЦ JíslO-б от 12.08.99.

Подписано в печать 15,02.2005 г. Бумага офсетная Печ. л. 1,39 Тираж 100

Формат 60*84

Офсетная печать

Заказ 75/02

Р - 4 5 2 9.