автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.05, диссертация на тему:Разработка технологии вин типа портвейн с пониженным содержанием сахаров

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ АГРАРНЫХ НАУК УКРАИНЫ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ВИНОГРАДА И ВИНА «МАГАРАЧ»

АГАФОНОВА НАТАЛЬЯ МИХАИЛОВНА

УДК 663.227/.253.1

005554736

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВИН ТИПА ПОРТВЕЙН С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ САХАРОВ

05.18.05 - технология сахаристых веществ и продуктов брожения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

6 НОЯ 2014

Ялта-2014

005554736

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Национальном институте винограда и вина «Магарач» Национальной академии аграрных наук Украины.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Гержикова Виктория Григорьевна,

Национальный институт винограда и вина «Магарач», отдел химии и биохимии, главный научный сотрудник

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шиян Петр Леонидович,

Национальный университет пищевых технологий, факультет бродильных, консервных и сахарных производств, декан, кафедра биотехнологии продуктов брожения и виноделия, заведующий

кандидат технических наук, доцент Брмолнн Дмитрий Владимирович,

Южный филиал Национального университета биоресурсов и природопользования Украины «Крымский агротехнологический университет», кафедра виноделия и технологий бродильных производств, доцент

Защита состоится « 27 » ноября 2014 г. в 14м ч. на заседании специализированного ученого совета Д 53.365.02 в Национальном институте винограда и вина «Магарач» по адресу: ул. Кирова, 31, г. Ялта, Республика Крым, 298600.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального института винограда и вина «Магарач» по адресу: ул. Кирова, 31, г.Ялта, Республика Крым, 298600.

Автореферат разослан «30» сентября 2014 г.

Ученый секретарь

специализированного ученого совета

В.А. Бойко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современные производственно-экономические условия предполагают переориентацию потребителей от импортных товаров в сторону отечественных. Усиление конкурентоспособности винодельческой продукции за счет расширения ассортимента и повышения ее качества — основной аргумент, побуждающий потребителей приобретать новую продукцию. Удовлетворение различных вкусов клиентов алкогольного рынка подталкивает виноделов к созданию новых марок вин, в частности, ординарного выдержанного крепкого белого вина типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров. Выдержка вина в дубовой бочке существенно влияет на его физико-химические характеристики и значительно улучшает органолептические показатели.

Теоретическим аспектам и усовершенствованию технологии крепких вин посвящены работы многих авторов: М.А. Герасимова, A.A. Преображенского, З.Н. Кишковского, И.М. Скурихина, А.К. Родопуло, В.И. Нилова, С.Т. Огородник, Ю.Л. Жеребина, Г.Б. Филипповой, В.Е. Струковой, Б.М. Мякиева, Т.М. Панахова, Е.В. Остроуховой, A.S. Silva Ferreira, I. Cutzac, J.S. Camara и др.

Механизм окислительно-восстановительных процессов неферментативного характера, в том числе карбониламинных реакций, проходящих при созревании крепких вин, описан не достаточно. Поэтому изучение данных реакций, определение основных агентов, факторов, влияющих на скорость их протекания с учетом специфики кислой винной среды и условий технологического процесса, является актуальным при разработке научно обоснованной технологии, которая позволяет выпускать продукцию с прогнозируемыми органолептическими качествами.

Связь работы с научными программами, планами, темами. Исследования, результаты которых представлены в диссертационной работе, выполнялись в соответствии с темпланами НИР НИВиВ «Магарач» за 2006-2015 годы: «Разработать методологию эндогенного и экзогенного катализа при формировании, созревании и стабилизации вин разного типа» (0106U004463), «Изучить закономерности трансформации редокс-систем винограда, сусла и виноматериалов и разработать методологию управления окислительно-восстановительными процессами биотехнологическими и физико-химическими регуляторами с целью получения винопродукции заданных органолептических характеристик» (0111U004126).

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы являлась разработка технологии ординарного выдержанного крепкого вина типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров.

Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- обосновать критериальные показатели окислительно-восстановительных процессов и установить закономерности их изменения при портвейнизации вино-материалов;

— установить роль природы Сахаров и аминокислот в прохождении карбони-ламинных реакций, обеспечивающих формирование типичности в процессе созревания;

- оценить влияние рас дрожжей на качество виноматериалов для производства вин типа портвейн;

- обосновать режимы и параметры технологии приготовления крепких белых виноматериалов с пониженным содержанием Сахаров;

— разработать технологию ординарного выдержанного крепкого белого вина типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров и провести её апробацию в производственных условиях.

Объект исследований — окислительно-восстановительные и карбониламин-ные процессы, протекающие в системе «виноград - виноматериал - вино».

Предмет исследований — технология крепленых крепких белых вин типа портвейн.

Методы исследований — стандартизированные и описанные в специальной литературе методы анализа химического состава и свойств винограда, виноматериалов и вин, основанные на принципах колориметрии, хроматографии, титри-метрии и потенциометрии. Результаты обрабатывали с помощью методов математической статистики на основе использования стандартных пакетов прикладных программ.

Научная новизна полученных результатов. Впервые:

— обоснованы критериальные показатели карбониламинных реакций в крепких винах типа портвейн: массовая доля фруктозы в сумме Сахаров, массовая концентрация и качественный состав фурановых производных, качественный состав аминокислот, массовая концентрация альдегидов;

— установлены закономерности трансформации цветовых характеристик при производстве виноматериалов для портвейна белого с пониженным содержанием Сахаров; изменение значений показателя желтизны обусловлено превращениями фенольного комплекса виноматериалов и не зависит от массовой концентрации продуктов карбониламинных реакций;

— выявлены закономерности изменения углеводно-кислотного комплекса виноматериалов, заключающиеся в том, что в карбониламинных процессах глюкоза участвует, взаимодействуя с аминокислотами, фруктоза - за счет реакций дегидратации, при этом активность фруктозы многократно превышает активность глюкозы и арабинозы; с увеличением значений рН, длительности тепловой обработки и срока выдержки массовая концентрация фурановых производных возрастает;

— показано, что в виноматериалах с пониженным содержанием Сахаров в их сумме преобладает фруктоза, составляющая 76-92 %. Проведение брожения с использованием различных рас дрожжей вида ЗассЬаготусеэ сегеу1$1ае позволяет регулировать долю фруктозы; наибольшее значение обеспечивают расы Токай-22 и Бастардо-1965.

Получили дальнейшее развитие исследования:

— технологических приемов производства крепких вин;

- процесса тепловой обработки крепких виноматериалов в присутствии дубовой клепки;

- компонентов химического состава марочных и коллекционных крепких вин типа портвейн.

Практическая значимость полученных результатов.

Разработаны требования к винограду при его приемке и виноматериалам для закладки на выдержку в дубовые бочки для приготовления вин типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров.

Разработан способ производства ординарного выдержанного белого вина типа портвейн (Патент Украины № 65093 - 25.11.2011).

Разработана «Временная технологическая инструкция по производству вина ординарного выдержанного крепленого крепкого белого типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров», утвержденная в ГК НПАО «Массандра».

Проведены предварительные испытания технологии вина ординарного крепкого белого типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров в условиях производства ГП «Гурзуф». Объем внедрения 2011-2012 гг. составил 1350 дал.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии составляет 19950 грн. на 1000 дал виноматериалов.

Личный вклад соискателя состоит в обосновании цели и задач исследований, подборе и анализе специальной литературы, планировании и проведении экспериментов, анализе и обработке полученных результатов, разработке режимов и параметров технологии, технологической документации, проведении производственной апробации, а также в подготовке к публикации статей в научно-технических изданиях. Личный вклад соискателя подтверждается представленными документами и научными публикациями.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты исследований доложены на заседаниях секции ученого совета НИВиВ «Магарач» по виноделию (2008-2011 гг.), всеукраинской научно-практической конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы пищевых производств, отельного, ресторанного хозяйства и торговли» (Харьков, 2011 г.), научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Науков! здобутки молод! - вир1шенню проблем харчування людства у XXI стоштп» (Киев, 2011), международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов по виноградарству и виноделию «Современные достижения в виноградарстве и виноделии» (Ялта, 2011 г.), международном форуме виноделов и энологов «Вино и экология. Традиции, инновации» (Киев, 2011); международной научно-практической интернет-конференции, посвященной 90-летию со дня рождения проф. Г.Г. Валуйко (Ялта, 2014); III международной научно-практической конференции "Биотехнология -перспективы развития" (Уфа, 2014).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 7 статей в специализированных изданиях, 5 докладов и тезисов докладов на международных научных конференциях, получен патент на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, четырех разделов, выводов. Список использованных источников включает 173 наименования, в том числе 59 - зарубежных авторов. Работа содержит 32 таблицы, 25 рисунков, имеет 5 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, её связь с тематическими планами, сформулированы цель и задачи исследований, изложена научная новизна, показаны практическая значимость и промышленная апробация, а также сведения о личном вкладе автора в проведенных исследованиях.

В первом разделе на основании анализа литературных данных систематизированы технологические приемы, режимы и параметры производства вин типа портвейн на отечественных и зарубежных предприятиях. Проведен анализ современных представлений о протекании окислительно-восстановительных процессов неферментативного характера при созревании крепких вин, определены критериальные показатели окислительно-восстановительных процессов: агенты ОВ-процессов — фенольные вещества, молекулярный кислород; агенты сопряженного окисления — этиловый спирт, органические кислоты, аминокислоты, сахара; катализаторы — ионы железа и меди; ингибиторы — диоксид серы, редуктоны. Созревание крепких вин проходит в условиях повышенной температуры, что сопровождается интенсивным протеканием карбониламинных реакций, в результате чего образуются гетероциклические соединения — фурановые производные, отвечающие за типичные тона крепких вин, которые придают букету разнообразные плодовые и ореховые оттенки.

Однако данные, представленные в литературе, не описывают особенности протекания окислительно-восстановительных процессов, в том числе карбониламинных реакций, при производстве вин типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров, что не даёт возможности управлять качеством крепких вин. Исследования, проведенные в этом направлении, позволят получить винопродукцию, обладающую типичными органолептическими свойствами вин типа портвейн: янтарный цвет, развитый плодово-сухофруктовый букет и тонкий гармоничный вкус с длительным послевкусием.

Во втором разделе «Методика исследований» представлено описание материалов: состав модельных систем; схема получения опытных образцов винома-териалов по разным технологическим схемам производства, методов исследований винограда, виноматериалов и вин.

Исследования проводились в течение 2008-2013 гг. в НИВиВ «Магарач», на предприятиях, входящих в ПС НПАО «Массандра», и в Высшей школе биотехнологии г. Порто, Португалия.

В работе был использован виноград сортов Ркацители, Серсиаль, Альбильо, Вердельо, Кокур белый, выращенный на Южном берегу Крыма; опытные винома-териалы, выработанные в условиях микровиноделия и производства с применени-

ем чистых культур дрожжей из Национальной коллекции микроорганизмов для виноделия (НКМВ) НИВиВ «Магарач»; модельные системы, приготовленные на основе виноматериалов и виннокислых водно-спиртовых растворов, имитирующие вино типа портвейн по содержанию Сахаров, спирта и значению рН, в которые вносили: аминокислоты, гексозы (глюкоза, фруктоза) и пентозы (арабиноза), ионы железа в виде раствора хлорида железа (П), препараты танина (Tanenol Skin «Martin Vialatte») и катехина («SIGMA»). Контроль качества винограда осуществляли согласно ДСТУ 2366 «Виноград свежий технический. Технические условия» и «Методике оценки винограда по физико-химическим и биохимическим показателям» (РД 0033483.042-2005).

Модельные смеси и виноматериалы термостатировали в стеклянной таре в течение 1-6 месяцев при температуре 50 °С.

Результаты обрабатывали с помощью методов математической статистики на основе использования стандартных пакетов прикладных программ.

Всего проанализировано 80 модельных систем, 20 партий винограда, 165 опытных виноматериалов, 117 образцов готовой продукции.

В третьем и четвертом разделах представлены результаты экспериментальных исследований, их анализ и обобщение.

Исследования, проведенные на модельных системах, включающих глюкозу, фруктозу, аминокислоты, при рН, характерном для группы крепких вин в диапазоне - 3,5-4,2 ед., позволили установить закономерности образования алифатических и фурановых альдегидов. Так, в модельных системах с аминокислотами, их бинарными и тернарными смесями образуются только алифатические альдегиды, что объясняется прохождением реакций дегидратации с образованием альдегидов (реакция Штреккера) (табл. 1).

Таблица 1

Синтез алифатических и фурановых альдегидов_

Наименование системы Массовая концентрация альдегидов, мг/дм3

алифатических фурановых

Аминокислоты 10,8 0

Глюкоза 13,2 0,8

Фруктоза 23,8 36,8

Аминокислоты+глюкоза 16,4 2,7

Аминокислоты+фруктоза 19,6 33,1

Обязательным условием синтеза фурановых производных является наличие глюкозы и фруктозы, причем влияние последней выражено значительно сильнее. Внесение аминокислот и их смесей в среду с глюкозой стимулирует синтез алифатических и фурановых производных, тогда как в среде с фруктозой указанный эффект не проявляется. Арабиноза, описанная в литературе как более реакцион-носпособное вещество, в условиях винной среды проявляет значительно меньшую активность. Фруктоза не нуждается в активации для образования фурановых производных - этот процесс проходит путем дегидратации молекулы. Глюкоза вклю-

чается в карбониламинные процессы посредством взаимодействия с аминокислотами.

Установлено, что увеличение рН в диапазоне, характерном для крепких вин (3,5-4,2), активирует процесс образования фурановых производных, при этом возрастает их общее содержание и изменяется качественный состав, что проявляется в формировании разнообразных тонов плодового и сухофруктового направления.

Закономерности карбониламинных реакций, установленные нами на модельных системах, подтверждены в экспериментах с использованием сухокрепких виноматериалов с внесением фруктозы и глюкозы (рис. 1).

Необходимо отметить, что в сухокрепком виноматериале до тепловой обработки массовая концентрация фурановых производных не превышала 1 мг/дм3.

+ глюкоза + фруктоза, 5+25 г/дмЗ + ппокоза + фруктоза, 10+20 г/дмЗ + фруктоза, 60 г/дмЗ + фруктоза, 30 г/дмЗ + глюкоза, 60 г/дмЗ + глюкоза, 30 г/дмЗ контроль

□

0 20 40 60 80 100

Массовая концентрация фурановых производных, мг/дм3

Рис. 1. Влияние Сахаров на накопление фурановых производных в виноматериале в процессе тепловой обработки

Из представленных данных следует, что глюкоза, внесенная в дозе 30 и 60 г/дм3, приводит к увеличению содержания фурановых производных за период тепловой обработки на 10,2 и 16,7 мг/дм3 соответственно. Фруктоза обеспечивает значительно более высокий прирост этих компонентов — 55,5 и 79,8 мг/дм3 при тех же концентрациях, что и глюкоза. Совместное внесение глюкозы и фруктозы приводит к большему содержанию фурановых производных в вариантах опыта, где доля фруктозы выше. Установлена линейная зависимость между долей фруктозы и массовой концентрацией фурановых производных в виноматериалах после тепловой обработки (коэффициент корреляции г = 0,95). Органолептический анализ опытных образцов показал широкий спектр плодовых тонов в вариантах с фруктозой. Следует отметить, что внесение отдельно глюкозы и фруктозы не обеспечивает слаженного вкуса, их сочетание воспринимается более гармонично, при этом с возрастанием доли фруктозы сладкий вкус более выражен.

Исследовано участие фенольных компонентов как основных агентов окисления, и ионов железа - катализаторов ОВ-процессов - в накоплении фурановых производных в виноматериалах. Показано, что снижение массовой концентрации фенольных веществ в три раза, а также их внесение в виде препаратов конденсированного танина и катехина в дозе 300 - 550 мг/дм3 не отражается на процессах трансформации Сахаров. После термообработки в течение 3 месяцев массовая концентрация фурановых производных во всех вариантах опыта выросла в среднем до 41 мг/дм3. Вместе с тем снижение массовой концентрации фенольных веществ оказывает существенное воздействие на органолептические характеристики опытных виноматериалов: удаление полимерной фракции обусловливает простой, негармоничный вкус. Увеличение массовой концентрации ионов железа на 10 мг/дм3 не приводит к интенсификации синтеза фурановых производных.

Таким образом, фруктоза образует фурановые производные в результате реакции дегидратации, глюкоза - посредством взаимодействия с аминокислотами. Вклад фруктозы в синтез фурановых производных многократно превышает эффект глюкозы. Количественное содержание и разнообразие качественного состава фурановых производных возрастают при увеличении pH в диапазоне, характерном для крепких вин. Ионы железа в диапазоне массовой концентрации, регламентируемой нормативной документацией для виноградных вин, не влияют на синтез фурановых производных.

Для разработки требований к качеству сырья с целью получения винопро-дукции с заданными органолептическими свойствами были проведены исследования биохимических, химических и физико-химических показателей винограда.

На основании полученных данных нами были разработаны требования к винограду: массовая концентрация Сахаров - не менее 190 г/дм ; титруемых кислот - 3,5-7,5 г/дм3, активность фермента монофенолмонооксигеназы (МФМО) -0,07-0,1 ед.; технологический запас фенольных веществ винограда (ТЗфв) - 13001500 мг/дм3 и степень их перехода в сусло при дроблении (ФВпця/ТЗфв) - 2535%.

Исследования доли фруктозы в сусле, опытных виноматериалах и образцах готовой продукции (рис.2) показали, что доля фруктозы 50 % наблюдается в све-жеотжатом сусле и не зависит от сорта и сахаронакопления винограда на стадии технической зрелости. В виноматериалах и винах типа портвейн с разным содержанием Сахаров доля фруктозы различна. Так при массовой концентрации Сахаров 100 г/дм3 доля фруктозы составляет 60 %, при 60 и 30 г/дм3 - 66 и 82 % соответственно. Экспериментальные образцы портвейна с массовок концентрацией Сахаров 10 г/дм3 имеют меньшую долю фруктозы - 60 %, что обусловлено большим потреблением фруктозы при проведении глубокого брожения. Наибольшая дисперсия этого показателя при массовой концентрацией Сахаров 30 г/дм связана с особенностями метаболизма различных рас дрожжей.

40 -I-1—-1-—I-1-1-

сусло 100 60 30 10 1

Массовая концентрация Сахаров, г/дм3

Рис. 2. Доля фруктозы в сумме Сахаров в сусле, крепких виноматериалах и винах

Нами установлено, что в виноматериалах с пониженным содержанием Сахаров, выработанных с использованием рас дрожжей, рекомендованных для производства крепленых вин, доля фруктозы варьировала от 76 % (Киевская 7) до 92 % (Токай-22), в контрольном варианте (раса 47-К) - 83 % (рис. 3).

Раса дрожжей

□ Токай-22 ЭБастардо-1965 В 47-К

■ Феодосия 1-19 О Магарач 17-35 И Киевская 7

Рис. 3. Влияние расы дрожжей на долю фруктозы в общем содержании

Сахаров в виноматериалах

Виноматериалы, выработанные с использованием рас дрожжей Токай-22 и Бастардо-1965, после тепловой обработки отличались высоким содержанием фу-рановых производных: 22,0 и 19,8 мг/дм3, что нашло свое отражение в дегустационных оценках - 8,6 и 8,5 балла соответственно.

Нами были исследованы способы и режимы ферментации мезги для приготовления крепких белых виноматериалов с пониженным содержанием Сахаров: брожение сусла, настаивание мезги 24 часа, брожение мезги до содержания спир-

та собственного наброда не менее 4,2 % об.; нагрев мезги до температуры 4045 °С. Контролем служили виноматериалы, выработанные в условиях производства, технология которых предусматривает нагрев мезги до 40-45 °С в течение 5-6 ч, брожение мезги до кондиций, предусмотренных технологической инструкцией (рис. 4).

Массовая концентрация Сахаров - 10, 30, 60 г/дм3:

1 - брожение сусла 4 - настаивание мезги

2 - брожение мезги 5 - производственный контроль

3 - нагрев мезги

Рис. 4. Влияние технологических приемов на массовую концентрацию фенольных соединений в виноматериалах

Из анализа представленных данных следует, что накопление фенольных веществ в виноматериале напрямую зависит от используемых технологических приемов, обусловливающих степень их экстракции из мезги и увеличивается в ряду: брожение сусла без настаивания < настаивание мезги < брожение мезги < нагрев мезги. Наибольшая массовая концентрация фенольных веществ наблюдается в производственном образце (1031-1146 мг/дм ), наименьшая - в варианте брожения сусла - 354-405 мг/дм3. Технологические приемы, способствующие накоплению фенольных веществ, приводят также к увеличению содержания про-цианидинов, полимерных и ванилинреагирующих форм. Установлена высокая степень корреляции между содержанием указанных компонентов г = 0,94-0,98.

После портвейнизации тенденция меняется: в вариантах с высоким исходным содержанием фенольных компонентов (нагрев и производственный контроль) их содержание значительно (на 23-56 %) снижается, что объясняется выпадением нестабильных фенольных компонентов в осадок (рис. 5). В опыте с брожением мезги происходит снижение массовой концентрации фенольных веществ на 7 %, что свидетельствует о наличии стабильных фракций фенольных соединений. В опытах с низким исходным уровнем фенольных веществ (брожение сусла -380 мг/дм3) значения этого показателя практически не изменяются.

до тепловой обработки после тепловой обработки

□ Брожение сусла И Брожение мезги 0 Производственный контроль

Е9 Настаивание мезги S Нагрев мезги

Рис. 5. Изменение массовой концентрации фенольных соединений в виноматериалах при тепловой обработке

Содержание таких веществ как алифатические альдегиды, являющиеся одним из ароматобразующих компонентов, после портвейнизации возрастает в 23 раза и составляет 57-110 мг/дм3 при исходном содержании от 18 мг/дм3. Массовая концентрация аминного азота находится в широких пределах (91-175 мг/дм3) и может как понижаться, так и незначительно возрастать, что связано с участием аминокислот в карбониламинных реакциях с одной стороны и процессом гидролиза белков и пептидов - с другой.

На основании полученных данных отобран прием брожения мезги, обеспечивающий оптимальные значения физико-химических показателей и органолеп-тических характеристик. В данных образцах накопление фурановых производных после тепловой обработки составило 10,0, 17,5 и 24,0 мг/дм3 при содержании Сахаров 10, 30 и 60 г/дм3 соответственно.

Нами был обоснован уровень накопления спирта при брожении мезги в технологии производства вина типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров. Максимальная дегустационная оценка виноматериалов после портвейнизации отмечена при накоплении объемной доли этилового спирта при брожении мезги 4,57,0 % до момента прессования и составляет 8,5-8,6 баллов.

Для обоснования пониженного кондиций по содержанию Сахаров было изучено их влияние на трансформацию ароматического профиля виноматериалов после портвейнизации (рис. 6). Для создания спектра флейвора по ароматическому дескриптору применяли метод, изложенный в ДСТУ ISO 6564:2005. Интенсивность оттенков аромата оценивали по шкале в баллах: 0 — отсутствует; 1 - едва заметен; 2 - выражен слабо; 3 — выражен; 4 - интенсивный.

травы

сушеный дыня, вяленые

к

мед, вощина

|блоко свежее сухофрукты

Ша

Шб

Рис. 6. Сложение аромата виноматериалов до (а) и после (б) портвейнизации, массовая концентрация Сахаров, г/дм3:1-10; II-30; III-60.

Из представленных данных следует, что исходные виноматериалы имели близкие характеристики аромата; образцы с массовой концентрацией Сахаров 60 г/дм3 незначительно отличались наличием "десертных" оттенков и менее выраженными аптечно-цветочно-эфирными тонами. После портвейнизации образцы с массовой концентрацией Сахаров 10 г/дм3 характеризовались тонким букетом цветочно-травянистого направления с выраженным тоном свежего яблока. Вино-материалы с содержанием Сахаров 30 г/дм3 отличались развитым плодовым букетом с нотами вяленого инжира и кураги, медовыми и джемовыми оттенками, данные образцы обладали типичными свойствами вин типа портвейн, известных отечественному потребителю. Образцы с содержанием Сахаров 60 г/дм3 характеризовались сложным букетом с разнообразными тонами сухофруктов со смолистыми и медово-вощинными оттенками.

Таким образом, прием брожения мезги обеспечивает содержание в винома-териале фенольных соединений в диапазоне 700-850 мг/дм3, которые необходимы для формирования янтарного цвета и гармоничного вкуса. Массовая концентрация Сахаров 30 г/дм'' обусловливает синтез веществ фуранового ряда, участвующих в формировании сложного букета плодово-фруктового направления, характерного для вин типа портвейн.

При производстве вин типа портвейн применяют такой технологический прием как выдержка виноматериалов в дубовой таре. Это позволяет улучшить ор-ганолептические качества винопродукции, что обусловлено протеканием физико-химических процессов с участием компонентов древесины дуба.

900 т - 90

S 800

700 -I И ■ - 86

600 500

О 400 ига. ,-.—»»»

5 & в Я Я 1 [78

I Е 300 ^ и ™ ш ш \ Ж

1 200 + I 1 Л 1 | Ш - 74

§ 100

0 ---I I Р'ЗДЧ ! (■■■■■■■■м I 70

0 12 3 4

Время, неделя

ЕЗЗЭфурановые производные, *20 ^Яфенольные вещества показатель желтизны

Рис. 7. Динамика показателей в процессе выдержки виноматериала на дубовой клепке (брожение мезги, массовая концентрация Сахаров 30 г/дм3)

Анализ данных по моделированию выдержки виноматериалов в дубовой бочке показал, что динамика массовой концентрации фенольных веществ имеет нелинейный характер (рис. 7). Повышение массовой концентрации фенольных веществ в первые две недели тепловой обработки с 729 до 818 мг/дм3 свидетельствует о превалировании процессов их экстракции из дубовой клепки, затем -процессов полимеризации и конденсации, которые приводят к потере растворимости фенольных комплексов и, соответственно, снижению их массовой концентрации до 578 мг/дм3. Тенденция изменения показателя желтизны совпадает с динамикой массовой концентрации фенольных веществ, что подтверждается высоким коэффициентом корреляции г = 0,82.

Установлено, что содержание фурановых производных в процессе портвей-низации в контакте с древесиной дуба возрастает с 0,2 до 20,4 мг/дмэ. Коэффициент корреляции содержания фурановых производных и дегустационной оценки виноматериалов в процессе выдержки составляет 0,85.

Обобщение результатов исследований позволило построить модель, описывающую прямую зависимость массовой концентрации фурановых производных от двух факторов - массовой концентрации Сахаров и времени портвейниза-ции (рис. 8).

Рис. 8. Накопление фурановых производных при портвейнизации виноматериалов в присутствии дубовой клепки

Математически доказано, что влияние обоих факторов существенно, при этом влияние фактора времени в 1,5 раза сильнее.

На основании полученных результатов обоснованы дополнительные требования к виноматериалам для закладки на выдержку в дубовые бочки (табл. 2).

В условиях производственной апробации разработанной технологии были получены виноматериалы типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров.

В ходе апробации подтверждено, что закономерности трансформации цвета, букета и вкуса виноматериалов аналогичны процессу моделирования бочковой выдержки и обусловлены изменением содержания фурановых производных и фе-нольных компонентов (рис. 9).

Таблица 2

Физико-химические показатели виноматериалов

для закладки на выдержку в дубовые бочки _

Показатели Значение показателя

Требования, регламентируемые ДСТУ 4806:

Объемная доля этилового спирта, %, не менее 18,0

Массовая концентрация:

Сахаров, г/дм3 30,0-35,0

титруемых кислот, в пересчете на винную кислоту, г/дм3 4,0-7,0

летучих кислот, в пересчете на уксусную кислоту, г/дм3, не более 1,3

ионов железа, мг/кг, не более 15

приведенного экстракта, г/дм3, не менее 17,0

Дополнительные требования:

Массовая концентрация фенольных веществ, мг/дм3 700-850

доля полимерных форм фенольных веществ, % 40-50

доля фруктозы в сумме Сахаров, % 83-92

Дегустационная оценка, балл, не менее 7,8

900

800

300

200

2 3 4 5

Точки мониторинга

фенольные вещества

-фурановые производные

1 - виноматериал до тепловой обработки 2 - виноматериал после тепловой обработки 3,4, 5 - выдержка 2, 4, 6 месяцев в дубовой бочке

Рис. 9. Динамика содержания фурановых производных и фенольных веществ в процессе тепловой обработки и выдержки в дубовых бочках

В результате комплекса проведенных исследований разработана технологическая схема производства вина ординарного выдержанного крепленого крепкого белого типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров (рис. 10).

Рис. 10. Технологическая схема производства вина ординарного выдержанного крепленого крепкого белого типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров

Особенностями разработанной технологии является брожение мезги на чистой культуре дрожжей расы Токай-22 или Бастардо-1965 до объемной доли этилового спирта 4,5-7,0 % , прессование мезги и проведение дображивания сусла. Брожение сусла останавливают внесением спирта этилового ректификованого при массовой концентрации Сахаров 45 г/дм3. Новый подход позволяет сократить расходы спирта-ректификата при спиртовании за счет проведения более глубокого брожения и накопления спирта эндогенного происхождения.

Виноматериалы, соответствующие разработанным к ним требованиям, подвергают тепловой обработке в течение 7-10 суток, что необходимо для интенсификации карбониламинных процессов.

В процессе выдержки виноматериалов проводят их органолептическую оценку и микробиологический анализ. Проведение выдержки в полных дубовых бочках обеспечивает развитие тонов бочковой выдержки в виноматериалах в течение 6 месяцев.

Как показали результаты исследований, полученные виноматериалы не требовали больших доз оклеивающих веществ по сравнению с контрольным.

Физико-химические показатели виноматериалов, выдержанных в дубовых бочках, представлены в таблице 3.

Таблица 3

Физико-химические показатели вин после выдержки в дубовых бочках

Наименование показателя Опыт | Контроль

Массовая концентрация Сахаров, г/дм

10 30 60

Объемная доля этилового спирта, % 17,5 17,5 17,5

РН 3,56 3,67 3,59

Массовая концентрация:

приведенного экстракта, г/дм3 19,8 19,6 19,7

титруемых кислот, г/дм3 4,8 4,7 4,7

алифатических альдегидов, мг/дм 101 77 91

фурановых альдегидов, мг/дм3 10,7 18,3 23,5

аминного азота, мг/дм3 224 186 175

общих фенольных веществ, мг/дм3 723 730 755

полимерных форм фенольных веществ, мг/дм3 264 307 296

Потенциометрические характеристики

ЕЬ0, мВ 213 348 341

Виноматериалы с массовой концентрацией Сахаров 30 г/дм3 обладали сложным плодовым букетом с тонами сухофруктов и оттенками вяленой дыни, хорошо выраженным типом портвейна, слаженным, тонким вкусом с развитым послевкусием.

Предлагаемая технологическая схема положена в основу «Временной технологической инструкции по производству вина ординарного выдержанного крепкого белого типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров», которая прошла производственную апробацию в условиях ГП «Гурзуф» ГК НПАО «Массандра». Новизна способа производства вина ординарного выдержанного крепленого белого типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров защищена патентом Украины.

В ходе предварительных испытаний получено 1350 дал виноматериалов. Ожидаемый экономический эффект предприятия от приготовления ординарного выдержанного крепленого белого вина типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров составил 19950 грн. на 1000 дал виноматериалов.

ВЫВОДЫ

1. На основании литературных данных установлены участники окислительно-восстановительных процессов, продукты их трансформации как основные элементы формирования качества крепких вин. Определены особенности превращения углеводно-кислотного и фенольного комплексов в системе «виноград—»сусло—»виноматериал», которые явились базисом для разработки технологии вина типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров.

2. Установлено, что в карбоншгаминных процессах глюкоза участвует путем взаимодействия с аминокислотами, фруктоза - посредством реакции дегидратации, причем её активность и влияние на образование фурановых производных превосходят глюкозу. Показано, что с увеличением значений рН, доли фруктозы в общем содержании Сахаров, длительности тепловой обработки и срока выдержки массовая концентрация фурановых производных возрастает.

3. Показано, что в винах типа портвейн максимальная доля фруктозы соответствует массовой концентрации Сахаров 30 г/дм3, что обеспечивает накопление фурановых производных, ответственных за типичные тона вин типа портвейн в букете.

4. Обосновано применение рас дрожжей Токай-22 и Бастардо-1965, обеспечивающих наибольшую долю фруктозы в виноматериале (83-92 %) при массовой концентрации Сахаров 30 г/дм3.

5. Выявлены особенности трансформации цветовых характеристик виноматериалов при производстве вина белого типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров: изменение их значений обусловлено окислительными превращениями фенольных соединений и не связано с продуктами карбониламинных реакций.

6. Уточнены регламентируемые и разработаны дополнительные требования к показателям качества винограда, включающие: массовую концентрацию Сахаров, титруемых кислот, технологический запас фенольных веществ винограда и степень их перехода в сусло, активность монофенолмонооксигеназы.

7. Обоснован способ производства вина типа портвейн с массовой концентрацией Сахаров 30 мг/дм3, предусматривающий брожение мезги на расе Токай-22 или Бастардо-1965 до содержания объемной доли этилового спирта 4,5—7,0 %,

прессование мезги, дображивание сусла до массовой концентрации Сахаров 45 г/дм3, спиртование спиртом-ректификатом до 18,0 % об., обработку теплом при температуре 45-50 °С в течение 7-10 суток, выдержку 6 месяцев в дубовой таре [Пат. Украши № 65093].

8. Утверждена «Временная технологическая инструкция по производству вина ординарного выдержанного крепленого крепкого белого типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров». Проведены предварительные испытания на базе ГП "Гурзуф". Объем внедрения 2011-2012 гг. составил 1350 дал. Ожидаемый экономический эффект - 19950 грн. на 1000 дал виноматериалов.

СПИСОК РАБОТ,

опубликованных по материалам диссертации

Статьи в специализированных изданиях

1. Влияние технологических приемов на физико-химические и органолептиче-ские показатели крепких белых виноматериалов / В.Г. Гержикова, Н.В. Гниломе-дова, Л.А. Михеева, Д.П. Толстенко, Н.М. Агафонова // Магарач. Виноградарство и виноделие. - 2010. — № 2. - С. 22-25.

2. Химические процессы, протекающие при созревании крепких вин /

B.Г. Гержикова, Н.В. Гниломедова, Д.П. Толстенко, Н.М. Агафонова // Виноградарство и виноделие: сб. науч. тр. НИВиВ "Магарач" - 2011. - Т. ХЫ (1). - С. 5660.

3. Сравнительный анализ способов производства виноматериалов для портвейна белого с пониженным содержанием Сахаров / В.Г. Гержикова, Н.В. Гнило-медова, Л.А. Михеева, Д.П. Толстенко, Н.М. Агафонова // Магарач. Виноградарство и виноделие. - 2011. - № 2. — С. 21-23.

4. Изучение процессов, протекающих в белых крепких виноматериалах при моделировании бочковой выдержки / В.Г. Гержикова, Н.В. Гниломедова, Н.М. Агафонова, Л.А. Михеева, О.В. Рябинина // Виноградарство и виноделие: сб. науч. тр. НИВиВ "Магарач". - Ялта. - 2012. - Т. ХЬП. - С. 68-71.

5. Содержание фурановых производных как критерий оценки качества белах вин типа портвейн / Гниломедова Н.В., Гержикова В.Г., Агафонова Н.М, Михеева Л.А., Тарчинская Л.Г. // Магарач. Виноградарство и виноделие. - 2012. - № 2. -

C. 28-30.

6. Влияние различных факторов на образование фурановых производных в модельных системах и крепких винах / В.Г. Гержикова, Н.В. Гниломедова, Н.М. Агафонова, О.В. Рябинина // Виноградарство и виноделие: сб. науч. тр. НИВиВ "Магарач". - Ялта, - 2013. -Т. ХЫП. - С. 66-70.

7. Исследование содержания фурановых альдегидов в портвейнах методом ГЖХ / В.Г. Гержикова, Н.В. Гниломедова, Н.М. Агафонова, Е.В. Батрак // Магарач. Виноградарство и виноделие. — 2014. — № 1. — С. 28-29.

Материалы научно-практических конференций

8. Агафонова Н.М. Технологические приемы получения виноматериалов для производства портвейна белого с пониженным содержанием Сахаров /

Н.М. Агафонова, Н.В. Гниломедова, Н.Я. Гречко // "Науков! здобутки молод! -вир1шенню проблем харчування людства у XXI столггп": Тез. наук. конф. моло-дих учених, асшраттв 1 студенпв. — Кит, 2011. — С. 127.

9. Агафонова Н.М. Вплив термообробкн на ф13ико-х1м1чш показники винома-тер1ал!в типу портвейн / Н.М. Агафонова, Н.В. Гниломедова, В.Г. Гержикова // "Актуальш проблем! розвитку харчових виробництв, готельного, ресторанного господарства 1 торпвлГ': Тез. допов. Всеукра\нсько1 наук.-практ. конф. молодих вчених 1 студенпв. - Харыв, 2011. — С. 3.

10. Гниломедова Н.В. Влияние древесины дуба на некоторые показатели ви-номатериалов типа портвейн белый с пониженным содержанием Сахаров / Н.В. Гниломедова, Н.М Агафонова // "Вино и экология. Традиции, инновации": Тез. международного форума виноделов и энологов. — Киев, 2011. — С. 11-12.

11. Гниломедова Н.В. Биотехнологические приемы в производстве вина типа портвейн белый с пониженным содержанием Сахаров / Н.В. Гниломедова, Т.Н. Танашук, Н.М Агафонова // "Биотехнология — перспективы развития": материалы III Междунар. науч.-практ. конф. -Уфа. - 2014. - С. 17-21.

12. Гержикова В.Г. Закономерности протекания ОВ-процессов при производстве вина типа портвейн белый с пониженным содержанием Сахаров / В.Г. Гержикова, Н.В. Гниломедова, Н.М. Агафонова // Инновационные технологии и тенденции в развитии современного виноградарства и виноделия / Тез. докладов и сообщений Международной научно-практической интернет-конференции, посвященной 90-летию со дня рождения проф. Г.Г. Валуйко. 1-3 июля2014г.-Ялта.-2014.-С. 91-92.

Патенты

13. Пат. 65093 Украша МПК: С12С 1/02 (2006.01) - 25.11.2011 Спойб вироб-ництва ординарного витриманого бшого вина типу портвейн / ,Н.М. Агафонова, В.Г. Гержикова, Н.В. Гниломедова, Д.П. Толстенко, Л.А. М1хеева; заявитель и патентообладатель - НИВиВ «Магарач» НААН; заявл. 04.05.2011; опубл. 25.11.2011.Бюл.№ 22.

Личный вклад: участие в подборе и теоретическом анализе источников литературы [2, 4, 6], патентном поиске [13], экспериментальных исследованиях по теме публикаций [1, 3, 5, 7-12], обработке и обобщении результатов, подготовке и оформлении материалов к публикации.

АННОТАЦИЯ

Агафонова Н.М. Разработка технологии вин типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.05 - технология сахаристых веществ и продуктов брожения. - Национальный институт винограда и вина «Магарач», Ялта, 2014.

Диссертационная работа посвящена разработке технологии вина ординарного выдержанного крепленого крепкого белого типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров.

Установлены участники окислительно-восстановительных процессов, продукты их трансформации, как основные элементы формирования качества крепких вин в системе «виноград—»сусло—»виноматериал».

Показано, что с увеличением значений рН, доли фруктозы в общем содержании Сахаров, длительности тепловой обработки, срока выдержки массовая концентрация фурановых производных возрастает.

Разработаны требования показателей качества винограда, включающие: значение массовой концентрации Сахаров, титруемых кислот, технологический запас фе-нольных веществ винограда и степень их перехода в сусло при дроблении, активность монофенолмонооксигеназы.

Обоснован способ производства вин типа портвейн с массовой концентрацией Сахаров 30 г/дм3, предусматривающий брожение мезги на расе дрожжей Токай-22 или Бастардо-1965 до содержания объемной доли этилового спирта 4,5 - 7,0 %, прессование мезги, дображивание сусла до массовой концентрации Сахаров 45 г/дм3, спиртование спиртом-ректификатом до 18,0 % об., обработку теплом при температуре 45-50 °С в течение 7-10 суток, выдержка 6 месяцев в дубовой таре.

Разработана и утверждена «Временная технологическая инструкция по производству вина ординарного выдержанного крепленого крепкого белого типа портвейн с пониженным содержанием Сахаров». Технология прошла производственные испытания на базе ГП "Гурзуф", выработано 1350 дал виноматериалов. Ожидаемый экономический эффект - 19950 грн. на 1000 дал виноматериалов.

Ключевые слова: виноград, технологические приемы, расы дрожжей, фурано-вые производные, фенольные вещества, выдержка в дубовой бочке, выдержанные вина типа портвейн.

АНОТАЦ1Я

Агафонова Н.М. Розробка технологи вин типу портвейн 31 зниженим вмк-том цукр1в. — Рукопис.

Дисертац^я на здобуття наукового ступени кандидата техшчних наук за спеща-лыпстю 05.18.05 - технологш цукристих речовин та продукта бродшня. - Нацюна-льний шститут винограду 1 вина «Магарач», Ялта, 2014.

Дисертацшна робота присвячена розробщ технологи' вина ординарного витри-маного кршленого мщного битого типу портвейн з1 зниженим вмютом цукр1в.

Встановлеш учасники окисно-вщновних процеав, продукта & трансформаций як основш елементи формування якосп мщних вин в систем! «виноград —> сусло —► виноматер1ал».

Показано, що з1 збшьшенням значень рН, частки фруктози в загальному вмют1 цукр1в, тривалосп тепловоТ обробки, термшу витримки масова концентрац!я фурано-вих похщних зростае.

Розроблеш вимоги показнгаав якостс винограду, що вюпочають: значения ма-совоТ концентрацц цукр1в, титрованих кислот, технолопчний запас фенольних речовин винограду та р1вень гх переходу в сусло при подр1бненш, актившсть монофено-лмонооксигенази.

Обгрунтовано способ виробництва вина типу портвейн а масовою концентра-щею цукр1в 30 г/дм3, який передбачае бродшня м'язги на рас1 др1ждж!в Токай-22 або Бастардо-1965 до вмкту об'емноТ частки етилового спирту 4,5 - 7,0 %, пресування

м'язги, доброджування сусла до масово! концентрацц цукр1в 45 г/дм3, спиртування спиртом-ректифисатом до 18,0 % об., обробку теплом за температури 45-50 °С впро-довж 7-10 Д1б, витримку 6 мкящв у дубовш Tapi.

Розроблена та затверджена «Тимчасова технолопчна шструкщя з виробництва вина ординарного витриманого крепленого мщного бшого талу портвейн з! зниже-ним BMicTOM цукр1в». Технолопя пройшла виробшгп випробування на 6a3i ДП "Гурзуф", вироблено 1350 дал виноматер^агив. Онкуваний економ1чний ефект — 19950 грн. на 1000 дал виноматер!ал1в.

Ключовг слова-, виноград, технолопчш прийоми, раси др1ждаов, фуранов1 noxi-дш, фенольш речовини, витримка в дубовШ бочщ, витримаш вина типу портвейн.

ANNOTATION

Agafonova N.M. Development of technology of wine of port type with a lower sugar content. - Manuscript.

Thesis for the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.18.05 - The technology of sugary substances and fermentation products. - National Institute of Vine and Wine «Magarach», Yalta, 2014.

The thesis is devoted to the development of ordinary aged fortified strong white wine of port type with a lower sugar content.

Mounted participants of redox processes, transformation products as the basic elements for the development of quality fortified wines in the system «grape—►must—►wine-material». Mass concentration of furan derivatives increases according to increasing pH, share of fructose in the total sugar content, duration of the heat treatment, period of aging.

Developed the requirements of quality grapes, including: mass concentration of sugars, titrated acids, technological reserve of phenolic compounds of grapes and degree of their transfer to the must during crushing, activity of monophenol monooxygenase.

Method for producing wine of port type with a mass concentration of sugars 30 g/dm3, provides fermentation of must on race yeasts Tokai-22 or Bastardo-1965 to the content of ethanol 4,5 - 7,0 % vol., pressing the must and further fermentation to mass concentration of sugars 45 g/dm3, fortification with rectified alcohol to 18,0 % vol., heat treatment at a temperature of45-50 °C during 7-10 days, aging 6 months in oak barrels.

Developed and approved «Temporary technological instruction for the production of ordinary aged fortified strong white wine of port type with a lower sugar content». Technology passed production test at the State Enterprise «Gurzuf», produced 1350 gave of wine. The expected economic effect - 19950 Grv at each 1000 gave.

Keywords', grapes/vine, technological methods, race yeast, furan derivatives, phenolic substances, aging in oak barrels, aged wine of port type.

Подписано в печать 24 сентября 2014 г. Формат 60x90x16 Бумага печатная. Печать ризограф. Услов. иеч. листов 1,9; тираж 100 экз.; заказ № 3 9"

Печатная группа Национальный институт винограда и вина "Магарач" 298600, г. Ялта, ул. Кирова,31