Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
33. Окисно відновні процеси розпочинаються одночасно з подрібненням винограду і можуть мати позитивне й негативне значення, залежно від кількості кисню та глибини реакцій. Окисно відновні процеси спричиняються ферментами, що містяться у ягодах, такими як поліфенолоксидаза, піроксидаза, пекорбінатоксидаза та ін. Вони діють на монофеноли, о-феноли і поліфеноли. Фенольні речовини під дією окиснювальних ферментів окислюються у хінони, потім у присутності води утворюються оксихінони. які конденсуються і дають темнозабарвлені нерозчинні продукти, що випадають в осад. Негативно процеси окиснення впливають на групу речовин, серед яких терпенові спирти, антоціани, амінокислоти. Так, терпенові спирти незворотно окиснюються до фуранових оксидів, що призводить до втрати аромату вин. Антоціани руйнуються і випадають в осад. У вині накопичуються продукти окиснення альдегіди, хінони, флабофени, меланоїднни — продукти, що у великих концентраціях невластиві більшості вин. І тільки виготовлення таких вин, як херес, мадера, портвейн, передбачає проведення інтенсивних окиснювальних процесів для накопичення цих сполук і падання цим винам певної типовості. Гідролітичні процеси зумовлені ферментативним і кислотним гідролізом високомолекулярних сполук – білків, пектинів тощо. Розпад білків відбувається під дією протеаз. Вони розщеплюють білки до дипептидів, пептидів і амінокислот. При цому прискорюються прояснення сусла, накопичення біомаси дріжджів і полегшується процес стабілізації ниноматеріалів. Пектинові речовини зумовлюють підвищену в'язкість сусла, ускладнюють соковіддачу і прояснення сусла. Вони розщеплюються під дією пектиназ на легкорозчинні моногалактуронову кислоту, метиловий спирт тощо. Біотехнологїчннй процес бродіння характеризується великою кількістю різноманітних реакцій і перетворень. У результаті бродіння змінюється склад сусла, накопичуються нові продукти, проходять складні біохімічні, фізичні і хімічні перетворення системи, в результаті яких з виноградного соку утворюється вино. Етап формування вина характеризується проходженням яблучно-молочного бродіння, автолізом дріжджів, процесами етерифікації, гідролізу, полімеризації, випаданням винного каменю і колоїдів тощо. Яблучно-молочие бродіння — це процес біологічного кислотозниження який спричиняють молочнокислі бактерії роду Леоконосток. В результаті ЯМБ двохосновна яблучна кислота перетворюється на одноосновну молочну, і вино набуває м'якості й гармонійності. Зникає так звана «зелена» кислотність вина. Для забезпечення стабільності й отримання високоякісних вин у виноробній практиці намагаються стимулювати цей процес. Але ЯМБ небажане для низькокислотного сусла, оскільки утворюються «плоскі» вина. Процес ЯМБ можна викликати внесенням розводки молочнокислих бактерій наприкінці спиртового бродіння, а іноді він може проходити спонтанно внаслідок створювання позитивних умов; скаламучунання дріжджового осаду, переливання з аерацією, додавання автолізатів дріжджів, помірної сульфітації, рН у діапазоні 3.0- 3.3 і температури нижче 20С
34. 1.Формування вина. На стадії формування вина проходять процеси автолізу дріжджів, які супроводжуються збагаченням вина продуктами розпаду дріжджових клітин — амінокислотами, вітамінами, ферментами, мінеральними речовинами тощо. Закінчується стадія формування вина проясненням молодого вина, внаслідок седиментації завислих частинок, дріжджів, солей винної кислоти та зменшенням об'єму вина за рахунок виділення вуглекислоти, розчиненої у вині.2.Визрівання вина Стадія визрівання вина починається з моменту першого переливання і закінчується на початку процесу старіння вина. Цей етап характеризується хімічними, біохімічними та фізичними процесами — окисно-відновними, екстракцією, випаровуванням, етерифікацією, конденсацією тощо. Найвагомішими процесами на цьому етапі є окисно-відновні. Їх інтенсивність залежить від величини окисно-відновного потенціалу. Ця величина коливається в межах 120—200 мВ у неокиснених і 350-450 мВ у переокиснених винах. Полісахариди перетворюються на цукри. Також утворюються меланоїдини, оскільки моноцукри перетворюються тільки шляхом окиснення, дегідратації і взаємодії з азотистими речовинами. Частина поліцукрів випадає в осад самостійно та у складі комплексів з білками й поліфенолами. Азотисті речовини гідролізуються разом з фенольними й барвними речовинами й переходять в осад. Амінокислоти беруть участь у карбоніламідних реакціях, відбувається дезамінування і декарбоксилювания з утворенням альдегідів. У результаті неферментованого розпаду амінокислот утворюється аміак і діоксид вуглецю. Фенольні речовини беруть участь у окисно-відновних реакціях. Фенольні речовини частково випадають в осад, взаємодіють з білками і відбувається «самооклейка». Антоціани піддаються полімеризації і переходять у розчинні дімери, олігомери й полімери. Внаслідок цього вино стає м'якшим, з'являється бархатистість, зникає терпкий і гіркий смак. Вміст органічних кислот (особливо винної) зменшується, а одноосновної оцтової — зростає. Дуже важливо, щоб після процесу окиснення проходили й відновні реакції, в результаті яких накопичується діоксифумарова кислота, що гальмує процес окиснення і пом'якшує вино. Органічні кислоти ще проходять процес етерифікації, і кількість ефірів може бути показником віку зрілих вин. На етапі визрівання вина спостерігається зниження активності ферментів, вмісту вітамінів і мінеральних речовин.3. Старіння вина. Етап визрівання вина змінює етап старіння вина. Старіння проходить в анаеробних умовах тривалий час. Цей етап характеризується перебігом процесів відновлення, етерифікації, меланоїдиноутворення, дегідратації цукрів з утворенням фурфуролу, причому превалюють процеси відновлення. Колір білих вин темнішає, червоних світлішає, вина набувають цибулинних тонів. У букеті з'являються смолисті тони й тони так званої «пляшкової» витримки, смак вин стає гармонійним.
Тривалість старіння різних вин така: білих легких столових, десертних мускатів -4-5років, екстрактивних сухих білих і лікерних мускатів – 10-20, міцних – 80-100, токайських, хересу, мадери - 200 років. Етап старіння вина закінчується, коли вино втрачає свої органолептичні властивості і переходить у стадію відмирання.5. Відмирання вина. Відмирання вина — це розпад складових вина на прості компоненти, руйнування букета й типового смаку. Вино віком 1500—2000 рокін складається зі спирту, винної та оцтової кислот, оцтово-етилового ефіру, має жовто-коричневі осади, запах нагадує згірклу олію. На цьому етапі відбуваються глибокі фізико-хімічні процеси — окисно-відновні, розпад, конденсація, гідроліз, меланоїдиноутворения тощо.
35. Хімічні та біохімічні процеси на стадії народження вина Стадія народження вина починається з переробки винограду й закінчується процесом доброджування виноматеріалу. В процесі переробки винограду відбувається механічна дія на виноград з метою отримання виноградного соку. В результаті такої дії руйнується гроно й клітинна структура його ягід, шкурка ягід розривається, перетирається і сусло збагачується фенольними, барвними, ароматичними та іншими речовинами, які беруть участь у формуванні аромату вина і зумовлюють його екстракт, — відбувається звичайна дифузія речовин у сік зі шкурки, м’якоті і насіння. Кількість речовин, що переходить із твердих частин ягоди у сусло, залежить від ступеня перетирання ягоди, температури та тривалості контакту сусла з твердими частинами ягоди. Під час переробки винограду за «білим способом» подрібнення повинно відбуватися в більш м'якому режимі для запобігання надмірному збагаченню сусла фенольними речовинами й зваженими частинками. За цим способом виробляють шампанські, столові білі, коньячні виноматеріали. Виноробство за «червоним способом» передбачає триваліший контакт твердих частинок з суслом, завдяки чому до сусла потрапляє цілий комплекс екстрактивних речовин. Це досягається бродінням або настоюванням на м'яззі, екстрагуванням м'язги, підігріванням, підброджуванням або спиртуванням м'язги. Поряд з дифузією та екстрагуванням активуються гідролітичні та окисно-відновні ферментативні процеси. Окисно-відновні процеси розпочинаються одночасно з подрібненням винограду і можуть мати позитивне й негативне значення, залежно від кількості кисню та глибини реакцій. Окисно-відновні процеси спричиняються ферментами, що містяться у ягодах, такими як поліфенолоксидаза, піроксидаза, аскорбінатоксидаза та ін. Вони діють на монофеноли, о-феноли і поліфеноли. Фенольні речовини під дією окиснювальних ферментів окиснюються у хінони, потім у присутності води утворюються оксихінони, які конденсуються і дають темнозабарвлені нерозчинні продукти, що випадають в осад. Цей процес незворотний, але на стадії утворення хінонів він може бути зворотним, якщо в системі присутні відновлювальні сполуки, наприклад аскорбінова кислота. Негативно процеси окиснення впливають на групу речовин, серед яких терпенові спирти, антоціани, амінокислоти. Так, терпенові спирти незворотно окиснюються до фуранових оксидів, що призводить до втрати аромату вин. Антоціани руйнуються і випадають в осад. У вині накопичуються продукти окиснення — альдегіди, хінони, флабофени, меланоїдини — продукти, що у великих концентраціях невластиві більшості вин. І тільки виготовлення таких вин, як херес, мадера, портвейн, передбачає проведення інтенсивних окиснювальних процесів для накопичення цих сполук і надання цим винам певної типовості.
У виготовленні столових вин для запобігання процесам окиснення застосовують сульфітацію. Для цього використовують такі технологічні прийоми, що зводять до мінімуму процеси окиснення складових сусла і вина.
Гідролітичні процеси зумовлені ферментативним і кислотним гідролізом високомолекулярних сполук – білків ,пектинів, поліцукрів, полі фенолів тощо.
Розпад білків відбувається під дією протеаз. Вони розчеплюють білки до дипептидів, пептидів і амінокислот. При цьому прискорюються прояснення сусла, накопичення біомаси дріжджів і полегшується процес стабілізації виноматеріалів.
Пектинові речовини зумовлюють підвищену в'язкість сусла, ускладнюють соковіддачу і прояснення сусла. Вони розщеплюються під дією пектиназ на легкорозчинні моногалакту-ронову кислот, метиловий спирт тощо.
У виноробстві джерелом пектиназ є пектолітичні ферментні препарати, їх вносять у м'язгу, сусло або виноматеріал. Вина, отримані з використанням ферментних препаратів, різняться насиченим кольором, яскравим сортовим ароматом і достатньо швидко визрівають.
Біотехнологічний процес бродіння характеризується великою кількістю різноманітних реакцій і перетворень. У результаті бродіння змінюється склад сусла, накопичуються нові продукти, проходять складні біохімічні, фізичні і хімічні перетворення системи, в результаті яких з виноградного соку утворюється вино.
Етап формування вина характеризується проходженням яблучно-молочного бродіння, автолізом дріжджів, процесами етерифікації, гідролізу, полімеризації, випаданням винного каменю і колоїдів, десорбцією тощо.
Яблучно-молочне бродіння — це процес біологічного кислотозниження, який спричиняють молочнокислі бактерії роду Leuconostoc.. В результаті ЯМБ двохосновна яблучна кислота перетворюється на одиоосновну молочну, і вино набуває м'якості й гармонійності. Зникає так звана «зелена» кислотність вина. Для забезпечення стабільності й отримання високоякісних вин у виноробній практиці намагаються стимулювати цей процес. Ллє ЯМБ небажане для низькокислотного сусла, оскільки утворюються «плоскі» вина.
Процес ЯМБ можна викликати внесенням розводки молочнокислих бактерій наприкінці спиртового бродіння, а іноді він може проходити спонтанно внаслідок створювання позитивних умов: скаламучування дріжджового осаду, переливання з аерацією, додавання автолізатів дріжджів, помірної сульфітації, рН у діапазоні 3,0 --3,3 і температури нижче 20 °С.
36 Основні хімічні та біохім процеси на стадії визрівання вина. Стадія визрівання вина починається з моменту першого переливання і закінчується на початку процесу старіння вина. Цей етап характеризується хімічними, біохімічними та фізичними процесами — окисно-відновними, екстракцією, випаровуванням, етерифікацією, конденсацією тощо.
Найвагомішими процесами на цьому етапі є окисно-відновні, їх інтенсивність залежить від величини окисно-відновного потенціалу. Ця величина коливається в межах 120—200 мВ у неокиснених і 350—450 мВ у переокиснених винах.
До неокиснених вин належать ігристі вина, до мало-окиснених — мускатні й білі столові вина, до окиснених — портвейн, марсала, червоні столові, до переокиснених — херес, токайські, мадера. Ця належність залежить від речовин, що містяться у цих винах. Є речовини, що важко піддаються окисненню (амінокислоти, спирти й органічні кислоти). Лєкгоокиснювальні — аскорбінова кислота, фенольні речовини, альдегіди, залізо (II) та діоксид сірки.
Велике значення має кількість кисню, що надходить у вино. Його надлишок призводить до зайвої окисненості вин, а нестача — до затримки процесу визрівання і вино повністю «не розкривається». Кисень надходить у вино під час переливання, оклеювання, фільтрування, крізь шпунтові отвори бочок, верхню запірну арматуру резервуарів, крізь дубові клепки бочок і бутів у процесі витримки.
В окисно-відновних процесах беруть участь основні групи речовин, що містяться у вині, серед яких фенольні й азотисті сполуки, вуглеводи, органічні кислоти, альдегіди, спирти тощо.
Полісахариди перетворюються на цукри. Якщо в технології є нагрівання, то цукри дегідруютьея з утворенням фурфуролу і оксиметилфурфуролу (плодові тони). Також утворюються ме-ланоїдини, оскільки моноцукри перетворюються тільки шляхом окиснення, дегідратації і взаємодії з азотистими речовинами. Частина поліцукрів випадає в осад самостійно та у складі комплексів з білками і поліфенолами.
Азотисті речовини гідролізуються разом з фенольними й барвними речовинами й переходять в осад. Амінокислоти беруть участь у карбоніламідних реакціях, відбувається дезамінування і декарбоксилювання з утворенням альдегідів. У результаті нефер-ментованого розпаду амінокислот утворюється аміак і діоксид вуглецю.
Фенольні речовини беруть участь у окисно-відновних реакціях. Фенольні речовини частково випадають в осад, взаємодіють з білками і відбувається «самооклейка». Антоціани піддаються полімеризації і переходять у розчинні дімери, олігомери й полімери. Внаслідок цього вино стає м'якшим, з'являється бархатистість, зникає терпкий і гіркий смак.
Вміст органічних кислот (особливо винної) зменшується, а одноосновної оцтової — зростає.
Винна кислота окислюється і перетворюється на низку альдегідів і кислот. Якщо цей процес запустити, то утвориться щавлева кислота. Дуже важливо, щоб після процесу окиснення проходили й відновні реакції, в результаті яких накопичується діоксифумарова кислота, що гальмує процес окиснення і пом'якшує вино. Органічні кислоти ще проходять процес етерифікації, і кількість ефірів може бути показником віку зрілих вин.
На етапі визрівання вина спостерігається зниження активності ферментів, вмісту вітамінів і мінеральних речовин.
37 Хімічні і біохім процеси старіння винаЕтап визрівання вина змінює етап старіння вина. Старіння проходить в анаеробних умовах тривалий час. Цей етап характеризується перебігом процесів відновлення, етерифікації, мелан оїдиноутворення, дегідратації цукрів з утворенням фурфуролу, причому преважають процеси відновлення. Колір білих вин темнішає, червоних — світлішає, вина набувають цибулинних тонів. У букеті з'являються смолисті тони й тони так званої «пляшкової» витримки,смак вин стає гармонійним. Тривалість старіння різних вин така: білих легких столових, десертних мускатів - 4 – 5 років;екстрактивних сухих білих і лікерних мускатів - 10 – 20 років;міцних – 80-100 років; токайських,хересу,мадери – 200 років. Етап старіння вина закінчується, коли вино втрачає свої органолептичні властивості і переходить у стадію відмирання.
38 Процес відмирання вина. Відмирання вина — це розпад складових вина на прості компоненти, руйнування букета й типового смаку. Вино віком 1500—2000 років складається зі спирту, винної та оцтової кислот, оцтово-етилового ефіру, має жовто-коричневі осади, запах нагадує згірклу олію.
На цьому етапі відбуваються глибокі фізико-хімічні процеси — окисно-відновні, розпад, конденсація, гідроліз, мєланоїдино-утворення тощо.
39. На вихід і якість етилового спирту впливає багато факторів: інтенсивність аерування зброджувального сусла, концентрація в ньому цукрів, кислотність та рН сусла, температура бродіння, раса дріжджів, якість меляси, яку переробляють та ін.
Інтенсивність аерування сусла. Із підвищенням інтенсивності аерування зброджувального середовища в дріджогенераторах вміст спирту зменшується, що зумовлено збільшенням витрат цукрів на синтез біомаси дріжджів та утворення побічних та вторинних продуктів бродіння. Із підвищенням інтенсивності аерування середовища в дріжджогенераторах загальна кількість інших метаболітів у зрілій бражці збільшується, тому витрати повітря необхідно визначити з урахуванням ефективності повітророзподіляючої системи і необхідної кількості дріжджів у бражці. Необгрунтоване підвищення інтенсивності аерування середовища в дріжджогенераторах, крім збільшення енергетичних витрат, може привести і до зменшення виходу спирту та погіршення його якості.
Концентрація цукрів. Із підвищенням концентрації цукрів у мелясному суслі від 9 до 14% у зрілій бражці збільшувався вміст альдегідів із 0,15 до 0,4 г/л, ефірів із 0,06 до 0,13 г/л.
У зв'язку з тим, що при збільшенні концентрації цукрів у суслі підвищується і вміст амінокислот, то внаслідок їх біохімічних перетворень збільшується і кількість утворених вищих спиртів, у випадку, який розглядається, із 0,42 од 0,62 г/л і їх відношення до початкового цукру залишалось незмінним.
Із підвищенням концентрації цукрів у вихідному суслі вміст органічних кислот у зрілій бражці зменшувався із 0,42 до 0,04 г/л. Ферменти, які каталізують утворення кислот, пригнічувались деякими речовинами невуглецевого походження.
Якщо зменшується концентрація сухих речовин у суслі для дріжджів, то метаболітів утворюється менше.
Кислотність зброджувального сусла. Із зміною кислотності середовища від 0,3° (рН 5,7) до 1,6° (рН 4,2) у зрілій бражці концентрація етилового спирту зменшувалась із 59,1 до 56,3 г/л, ефірів - із 0,15 до 0,08 г/л, альдегідів збільшувалось із 0,19 до 0,4 г/л, органічних кислот - із 0,06 до 0,34 г/л, вищих спиртів - із 0,47 до 0,84 г/л.
Підвищення кислотності в бражці із 0,3 до 1,6° приводить до значного збільшення загальної кількості метаболітів - із 12 до 24 г/л.
Температура бродіння. Альдегіди утворюються головним чином у початковому періоді бродіння, потім їх вміст зменшується, і в зрілій бражці альдегідів тим менше, чим вища температура бродіння. Наприклад, при температурі 24° С альдегідів було 0,27 г/л, при температурі 36° С - 0,18 г/л.
Із підвищенням температури бродіння збільшується швидкість етерифікації і швидше проходить ситнез біомаси дріжджових клітин за рахунок органічних кислот, вміст яких зменшується.
Раса дріжджів. Мелясне сусло зброджують різними расами дріжджів, інколи одночасно двома. Більшість гібридів дріжджів утворює більше біомаси і на 10-12% більше гліцерину при неоднаковій кількості інших продуктів.
Гібриди накопичують менше ненасичених сполук (на 10-15%) і значно менше летких азотистих сполук (на 70-75%). Ці домішки характерні для мелясного спирту, важко виділяються під час ректифікації, внаслідок чого значно погіршується якість спирту. Особливість усіх гібридів - накопичення в зрілій бражці більше (в 1,5 -3 рази) органічних кислот.
Дріжджові гібриди треба використовувати з урахуванням їх індивідуальних властивостей: здатність зброджувати рафінозу, ферментативної (мальтазної) активності та ін
40. Анаеробний розпад вуглеводів. Бродіння є ферментативним розпадом вуглеводів в анаеробних умовах до утворення продуктів неповного окислення, який супроводжується виділенням енергії. Гліколіз — розщеплення шестивуглецсвої молекули глюкози на дві тривуглецеві молекули пірувату, що відбувається з участю десяти ферментів, виділених у чистому вигляді й ретельно вивчених (рис. 20).
На першій стадії бродіння глюкоза фосфорилюється за рахунок енергії АТФ спочатку в положенні 6, а потім — 1 з утворенням глюкозо-фруктозо-1,6-дифосфату, який далі розщеплюється на дві молекули тривуглецевого гліцсральдсгід-3- фосфату (альдоза). На активізацію молекули глюкози та підготовку її до розщеплення витрачається дві молекули АТФ.
Ця незворотна в умовах клітини реакція каталізується ферментом гексокіназою. Друга стадія гліколізу , як і перша, також складається з п'яти ферментативних реакцій, що характсризуються нагромадженням енергії. На цій стадії утворюються дві молекули АТФ за рахунок перетворення двох молекул гліцеральдегід-3-фосфату в дві молекули пірувату. При цьому в результаті сумісного фосфорилювання чотирьох молекул АДФ нагромаджується енергія у вигляді чотирьох молекул АТФ. Завдяки гліколізу загальний вихід АТФ відповідає лише двом молекулам АТФ на одну розщеплену молекулу глюкози, оскільки дві молекули АТФ були використані на першій стадії гліколізу.
Гліколіз відбувається з хімічними перетвореннями трьох типів: 1) розпад вуглецевого скелета глюкози з утворенням гліцеральдсгід-3-фосфату, пірувату, етанолу і СО2 — це напрямок атомів вуглецю; 2) фосфорилювання АДФ високоенергетичними фосфорильованими сполуками з утворенням АТФ — це напрямок фосфатних груп; 3) перенесення водневих атомів чи електронів — це напрямок перенесення електронів.
Усі дев'ять проміжних продуктів гліколізу — від глюкози до пірувату — є фосфорильованими сполуками. Фосфатні групи виконують, очевидно, три функції: 1) при рН 7 вони повністю іонізовані, тому надають кожному з проміжних продуктів сумарний негативний заряд, через що не можуть вийти з клітини, оскільки клітинні мембрани, непроникні для молекул, які несуть електричний заряд. Глюкоза потрапляє всередину клітин, а етанол або піруват залишають їх тільки завдяки тому, що в клітинних мембранах є особливі транспортні системи, здатні переносити молекули саме цих сполук; 2) нагромадження метаболічної енергії, оскільки фосфатні групи передаються на АДФ з утворенням АТФ; 3) розпізнавання, коли фосфатні групи виконують роль зв'язуючих груп, завдяки яким молекули проміжних продуктів гідролізу займають потрібне положення щодо активних центрів відповідних ферментів.
Для прояву активності всі гліколітичні ферменти мають потребу в іонах Mg2 + . Останні утворюють комплекси з фосфатними групами проміжних продуктів гліколізу, а також фосфатними групами АДФ і АТФ. Отже, субстратзв'язуючі ділянки багатьох гідролітичних ферментів виявляють специфічність не стільки стосовно фосфорильованих проміжних продуктів, а до їхніх комплексів з іонами Mg2f.
У спиртовому бродінні піруват втрачає свою карбоксильну групу під дією ферменту піруватдекарбоксилази. Реально окислення пірувату при цьому не відбувається .
Процес зброджування молекули моносахариду в спирт і діоксид вуглецю супроводжується в основному реакціями фосфорилювання — дсфосфо- рилювання й окислювально-відновними перетвореннями. У переважної кількості клітин ферменти, які каталізують гліколітичні реакції, знаходяться в розчинній формі у ци- тозолі (гомогенній водній фазі цитоплазми). Ферменти, що каталізують окислення вуглеводів у присутності кисню, локалізуються в мітохондріальних мембранах сукаріотів і плазматичних мембранах прокаріотів.