Влияние методов обработки мезги на степень экстракции фенольных и красящих веществ из кожицы красных сортов

В.А. Виноградов, д.т.н., начальник отдела технологического оборудования,
В.А. Загоруйко, д.т.н., проф., член-корр. УААН, зам. директора по научной работе (виноделие),
А.Ю.  Макагонов, аспирант,
Национальный институт винограда и вина «Магарач»,
Т.Ю. Брановнцкая, к.с.-х.н., доцент кафедры органической и биологической химии
Таврический национальный университет им. Вернадского

ВЛИЯНИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ МЕЗГИ НА СТЕПЕНЬ ЭКСТРАКЦИИ ФЕНОЛЬНЫХ И КРАСЯЩИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ КОЖИЦЫ КРАСНЫХ СОРТОВ ВИНОГРАДА

Даны результаты исследований по экстракции фенольных веществ и антоцианов при комбинированном применении различных способов воздействия на мезгу.

При приготовлении красных столовых вин важнейшей технологической операцией является операция экстракции фенольных, в том числе красящих, веществ из кожицы винограда [1]. Процесс извлечения этих веществ из кожицы винограда является сложным массообменным процессом винодельческого производства, протекающим в системе с твердой фазой и зависящим от различных факторов [2, 3].
Для экстрагирования фенольных и красящих веществ из кожицы винограда при производстве красных столовых вин в настоящее время используются различные технологические приёмы и способы: настаивание мезги в течение длительного времени [4, 5]; использование тепловой энергии (нагрев свежеприготовленной мезги [6]; нагрев стекшей мезги [7]; экстрагирование мезги горячим суслом [7], СВЧ-на- грев мезги [8, 9]; обработка целого винограда инфракрасными лучами [1]; обработка мезги электромагнитным излучением [10]; обработка лазерным излучением [11,12]; способ flash detente, заключающийся в быстрой термообработке (менее 4 мин.) при высокой температуре (более 80°С) мезги, с последующим помещением в высокий вакуум [13]); углекислотная мацерация мезги, целых или частично раздавленных ягод винограда [14]; холодная мацерация с дозированием в мезгу жидкого или газообразного диоксида углерода [15]; обработка мезги ферментными препаратами [16]; механическое воздействие на мезгу (перемешивание мезги мешалками и с помощью насосных установок [1], рециркуляция мезги в процессе брожения [17]; обработка мезги низкочастотной вибрацией [18]; использование конвективного массообмена между дисперсными потоками [19]); брожение мезги с плавающей «шапкой», с погруженной «шапкой» [1]; брожение мезги с гребнями [1] и др.
Анализ предлагаемых методов экстракции свидетельствует о том, что, в основном, они сводятся к тепловому, ферментативному и механическому методам воздействия на мезгу.
Как правило, при производстве красных столовых вин применятся один, реже - два из вышеописанных методов экстрагирования фенольных и красящих веществ из кожицы винограда. При этом использование того или иного метода не всегда достаточно для достижения требуемой массовой концентрации фенольных, в том числе и красящих веществ. Отмечено, что чем меньше технологический запас фенольных веществ в кожице винограда, тем более жесткие условия следует применять для их экстрагирования [16]. В связи с этим одним из путей достижения требуемой эффективности экстракции, по нашему мнению, является комбинированное применение различных способов экстрагирования.
Целью настоящей работы явилось исследование различных способов экстракции фенольных, в том числе и красящих, веществ из кожицы винограда красных сортов винограда при их комплексном комбинированном применении.
Исследования проводили на винограде красных сортов винограда Каберне-Совиньон, Саперави и Мерло технической стадии зрелости и отвечающего требованиям ДСТУ 2366-94 «Виноград свіжий технічний. Технічні умови» (винзавод КОТ де Сан Даниель, 2009 г.). В качестве контроля использовали настаивание мезги без её перемешивания и обработок. В исследованиях использовали механические методы воздействия на мезгу: периодическое перемешивание (через каждые 8 ч) и низкочастотное вибрационное воздействие (частота колебаний 50 Гц, продолжительность воздействия 3 мин.), а также тепловую обработку мезги (температура нагрева 60°С) и обработку мезги ферментным препаратом «Тренолин опти» немецкой фирмы «Эрбслё Гайзенхайм» (доза 0,015 г/дм³).
Получение мезги осуществлялось с использованием центробежной дробилки-гребнеотделителя типа ЦДГ. Приготовление виноматериалов проводили в условиях микровиноделия в емкостях вместимостью 50 дм³.
Физико-химические показатели качества сусла и виноматериалов оценивали общепринятыми и аттестованными в энохимии методами [20].
Результаты исследований по степени экстракции фенольных веществ и антоцианов (в долях от технологического запаса) из кожицы винограда при применении различных методов, а также при их комбинированном использовании приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 2
Степень экстракции антоцианов из кожицы винограда при комбинированном использовании различных способов (в долях от технологического запаса)

Коэффициенты экстракции фенольных веществ и антоцианов при различных способах экстракции

Настаивание на мезге без всякого дополнительного воздействия позволяет извлекать в зависимости от сорта винограда от 60 до 75% фенольных веществ, в том числе, 20-28% антоцианов. Вибрационная обработка мезги по сравнению с контролем позволяет повысить степень экстракции фенольных веществ на 4,2-19,3%, антоцианов - на 7,0- 34,0%. Дополнительный нагрев мезги совместно с вибрационной обработкой позволяет по сравнению с контролем повысить степень экстракции фенольных веществ уже на 7,0-39,9%, а антоцианов - 7,0- 49,8%. Дополнительная обработка мезги ферментным препаратом совместно с её низкочастотной виброобработкой позволяет по сравнению с настаиванием увеличить степень экстракции фенольных веществ на 11,1-36,0%, антоцианов - на 15,1-54,3%. Комбинированное использование сразу трех способов экстракции (низкочастотная виброобработка, обработка ферментным препаратом и тепловая обработка мезги) по сравнению с контрольным опытом - длительным настаиванием на мезге позволяет степень экстракции фенольных веществ повысить уже до 13,8-55,7%, а антоцианов - 36,4-78,4%.  Аналогичная тенденция наблюдается также при комбинированном использовании механического перемешивания, обработке ферментным препаратом и тепловой обработке мезги: степень экстракции фенольных веществ выше по сравнению с контролем на 10,0-47,7%, антоцианов - на 15,3-61,3%. Исследования показывают, что низкочастотная вибрационная обработка с точки зрения эффективности экстракции фенольных, в том числе и красящих, веществ позволяет достичь более высоких результатов. Исследования также показали, что процесс извлечения фенольных веществ и антоцианов из кожицы винограда в значительной мере зависит от сорта винограда.
Анализ полученных результатов исследований позволяет сделать вывод, что использование комбинированных методов воздействия на мезгу значительно повышает степень экстрагирования фенольных веществ из кожицы винограда.
Примем следующее обозначение коэффициента экстракции γ:
(1)
где μ - массовая концентрация фенольных веществ или антоцианов в виноматериале (сусле), мг/дм³;
∑Ф - технологический запас фенольных веществ или антоцианов в ягоде винограда, мг/дм³.
Математическая обработка опытов позволила определить средние значения коэффициентов экстракции фенольных веществ и антоцианов при использовании различных способов воздействия на мезгу (табл. 3).
В результате значение степени экстракции γэ при комбинированном использовании различных способов воздействия на мезгу можно определить по следующей зависимости:
(2)
где γо - коэффициент экстракции при длительном настаивании мезги;
- коэффициенты экстракции при различных способах воздействия на мезгу.
Расчётные значения коэффициента экстракции γэ отличаются от фактических не более чем ±5%.
Таким образом, используя полученные данные и зависимость (2), можно прогнозировать и получать виноматериал с заданными массовыми концентрациями фенольных веществ и антоцианов, а также подбирать тот или иной способ экстракции для достижения определённого технологического эффекта.

Таблица 1
Степень экстракции фенольных веществ из кожицы винограда при комбинированном использовании различных способов (в долях от технологического запаса)

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Валуйко Г. Г. Биохимия и технология красных вин. М.: Пищевая промышленность, 1973. - 296 с.
2.  Аношин И.М. Теоретические основы массообменных процессов пищевых производств.- М.: Пищевая промышленность, 1970. - 344 с.
3.  Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.- М.: Химия, 1971. - 784 с.
4.  The maceration process during winemaking extraction of anthocyanins from grape skins into wine / Romero-Cascales Inmakylada, Fernandez-Fernandez Jose I., Lopez-Roca lose M., Gomez-Plaza Tncarna // Eur. Food Res. and Technol. - 2005.- 221. - №1-2. - P.163-167.
5.  Иванютина А.И. Разработка поточной технологии приготовления белых и красных крепленых вин, требующих контакта с мезгой. Автореф. дисс. ... канд. техн. наук. - Одесса, 1972. - 30 с.
6.  Валуйко Г.Г., Иванютина А.И. Экстракция красящих и дубильных веществ из мезги винограда // Научно-техническая информация винодельческой промышленности. - 1967. - Вып. 2. - С.22-25.
7.  Валуйко Г.Г. Технология приготовления красных вин. Технологические процессы в виноделии. - Кишинев: Штиинца, 1981. - C.87-93.
8.  Изучение влияния СВЧ-нагрева виноградной мезги на процесс суслоотделения и физико-химические показатели сусла/ Тихонов В.П., Виноградов В.А., Загоруйко В.А., Гержикова В.Т., Тимофеев Р.Г., Чаплыгина H.Б., Коржов В.Д., Владимирова Л.Г., Рябинина О.В. // Сб. научных трудов ИВиВ «Магарач», т. XXX.- Ялта:ИВиВ «Магарач», 1999. - С.112-114.
9.  Совершенствование процесса экстракции антоцианов из растительного сырья путем воздействия микроволновым излучением // Тырсин Ю.А., Рамазанова Л.А., Исмаилов Э.Ш., Даудова Т.Н. // Хранение и переработка сельхозсырья.- 2005.- N:6.- С.40-41.
10.  Узун Л.Н., Христюк В.Т. Изменение содержания фенольных веществ виноматериала в результате обработки мезги электромагнитным излучением // Известия вузов. Пищевая технология. - 2003. - №5-6. - С.44-45.
11. Исмаилов Э.Ш., Даудова Т.Н., Джаруллаев Д.С. Новый способ интенсификации процесса экстракции // Пищевая промышленность. - 2005. - №10. - С.32.
12.  Лазерное излучение как способ интенсификации процесса экстракции пищевых красителей // Тырсин Ю.А., Рамазанова Л.А., Исмаилов Э.И., Даудова Т.Н. // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2005. - №5. - С.30.
13.  Проспект фирмы Materiel Pera. Flash dritente technologie. Valoriser vos vins rouges. - France, 2009.- 4 p.
14.  Гологан Г.Т. Углекислотная мацерация при производстве белых и красных столовых, крепленых и десертных вин // Экспресс-информация. Отечественный производственный опыт. Винодельческая промышленность. М.: ПНИИ- ТЭИПП, 1985.- Вып. 1.- С.1-7.
15.  Сташинов Г.Ю., Федосова Т.И. Криомацерация при производстве высококачественных вин // Виноделие и виноградарство. - 2002. - №2. - С.24-26.
16.  Эффективность использования ферментных препаратов при производстве красных столовых вин // Панасюк А.Л., Кузьмина Е.И., Линецкая А.Е., Станкевич О.С. // Пищевая и перерабатывающая промышленность Казахстана. - 2005.
17. №3.- С.18-19.
18.  Станчев П.Д. Исследование полифенольных веществ винограда сорта Мавруд и их превращений в процессе приготовления столовых красных вин. Автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Краснодар: Краснодарский политехнический институт, 1973. - 34.
19.  Виноградов В.А., Загоруйко В.А., Макагонов А.Ю. Интенсификация экстракции фенольных и красящих веществ из кожицы винограда с помощью низкочастотного вибрационного воздействия // Виноградарство и виноделие. Сб. научн. трудов НИВиВ «Магарач». - T.XXXVIII. - 2008. - С.128- 131.
20.  Алиев М.Р., Алиев Р.З., Кайшев В.Г. Экстрагирование мезги, осадков и барды в производстве вин и коньяков // Виноделие и виноградарство.- 2005.- N:3.- С.12-14.
21.  Методы технохимического контроля в виноделии/ Под ред. Гержиковой В.Г. 2-е изд. - Симферополь: Таврида, 2009. - 304 с.