Углеводы виноградной грозди.

Углеводы являются основными органическими сое­динениями виноградной грозди. Они представлены в винограде моносахаридами, олигосахаридами и полисахаридами.

Моносахариды, или простые углеводы, классифицируются по нескольким признакам: в зависимости от числа атомов углеро­да в молекулах — на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т. д.; по наличию альдегидной или кетонной групп — на альдозы и кетозы; по пространственному располо­жению атомных групп у последнего асимметричного атома — на D- и L-ряды.

Моносахариды — твердые вещества, хорошо растворимые в воде, но склонные к кристаллизации, особенно фруктоза, что проявляется в концентрированных виноградных соках и в ва­ренье из винограда.

В винограде из моносахаридов преобладают гексозы (D-глюкоза и D-фруктоза) и пентозы (D-ксилоза и L-арабиноза). Их общим свойством является способ­ность легко восстанавливать оксид меди (II) в оксид меди (IV) при нагревании в щелочной среде. За это химическое свойство моносахариды называют восстанавливающими (редуцирующи­ми) сахарами.

Пентозы, в отличие от гексоз, дрожжами не сбраживаются и остаются в сухих винах как несбраживаемые (остаточные) са­хара в количестве до 0,3 г на 100 мл.

В условиях повышенной температуры и кислой среды, какой являются сусло и вино, пентозы дегидрируют, образуя альде­гид фурфурол, имеющий харак­терный запах «корочки ржаного хлеба». Эта реакция проходит при уваривании сусла на бекмес, при тепловой обработке мез­ги для приготовления вин типа малага, портвейн, марсала, при дистилляции коньячных виноматериалов. Вступая во взаимо­действие с аминокислотами, фурфурол образует меланоидины — окрашенные вещества с характерным привкусом.

Источником пентоз являются высокомолекулярные пентозаны твердых частей ягод и гребней. Однако вина и коньячные спирты при выдержке в дубовых емкостях могут накапливать арабинозу и ксилозу, образующиеся за счет медленного гидро­лиза древесины дуба.

D-глюкоза (виноградный сахар, декстроза) и D-фруктоза (плодовый сахар, левулёза) содержатся в большом количестве в пчелином меде, винограде и плодах.

Всем моносахаридам свойственно явление таутомерии, когда одно и то же соединение находится в водных растворах одно­временно в нескольких структурных формах. Так, например, мо­лекулы глюкозы, растворенные в воде, лишь на 1% состоят из открытой альдегидной нециклической формы (оксоформы). Ос­тальные молекулы представляют собой таутомерные, цикличе­ские структурные формы, которые изображаются в виде проекционной формулы Фишера или перспективной формулы Хэуорса:

Нагревание глюкозы в кислой среде приводит к потере трех молекул воды и образованию альдегида оксиметилфурфурола, имеющего запах перезревших яблок. Оксиметилфурфурол обнаруживают в бекмесе, в кондитерских изделиях, при­готовленных с уваренным виноградным суслом, и в некоторых сладких винах, подвергавшихся сильной тепловой обработке.

Фруктоза также встречается в открытой кетонной оксоформе и в циклических формах с пирановым (пятиуглеродистым) и фурановым (четырехуглеродистым) кольцом:

Благодаря сладости, калорийности и легкой усвояемости фруктоза и глюкоза составляют главную питательную и вкусо­вую ценность виноградного сока, сушеного винограда, концент­рированного сусла и пищевых продуктов, получаемых на их ос­нове.

В виноградных винах глюкоза и фруктоза — источники об­разования спирта, углекислоты и природной сладости. Добавле­ние свекловичного сахара к вину нежелательно.

По степени сладости сахара резко различаются между со­бой.

Если сладость сахарозы принять за 1,0, то моносахариды выстроятся по следующей шкале: фруктоза—1,7; глюкоза — 0,7; ксилоза — 0,4.

В незрелом винограде отношение глюкозы к фруктозе >1; в стадии технической зрелости их количества примерно равны между собой; при перезревании и увяливании винограда отно­шение глюкозы к фруктозе <1. Поэтому очень зрелый виноград и продукты его переработки отличаются наиболее высокой сла­достью.

Олигосахариды состоят из небольшого числа (от 2 до 10) моносахаридных остатков.

К ним относятся сахароза, мальтоза, рафиноза, мелибиоза и другие углеводы.

Олигосахариды, особенно сахароза, играют важную роль в формировании вкуса многих продуктов переработки виногра­да.

Так, сахарозу в виде ликера из свекловичного или трост­никового сахара используют в производстве игристых и арома­тизированных вин, а также при получении варенья, джемов, компотов, соков с мякотью.

Сахароза встречается и в винограде, особенно американских сортов: до 5 г на 100 мл.

Во время нагревания кристаллической сахарозы при темпе­ратуре выше 200°С она плавится с выделением воды и образо­ванием различных полимерных продуктов карамелизации тем­но-коричневого цвета.

Смесь сахара, воды и продуктов карамелизации под названи­ем «колер» используют в коньячном и кондитерском производ­стве.

При нагревании с кислотами или под действием фермента β-фруктофуранозидазы (инвертазы, сахаразы) сахароза гидролизуется, образуя смесь равных количеств глюкозы и фруктозы, называемую инвертным сахаром.

Структурная формула сахарозы позволяет увидеть эфирную (через кислородный мостик), так называемую гликозидную связь двух молекул моносахаридов. На этом принципе построе­ны все олигосахариды и полисахариды, причем аглюконом (присоединяемым веществом) могут быть разнообразные орга­нические соединения, вплоть до фенольных и высокомолекуляр­ных азотистых веществ.

При настаивании и ферментировании мезги происходит ферментативный гидролиз полисахаридов, в результате чего со­держание в сусле олигосахаридов (мальтозы, рафинозы и др.) возрастает до 1,4 г на 100 мл. Это положительно влияет на полноту вкуса, величину приведенного экстракта получаемых столовых и десертных вин.

Полисахариды (полиозы, гликаны) высокомолекулярные углеродсодержащие биополимеры, имеющие в молекуле от 10—15 до нескольких тысяч моносахаридных остатков, связанных О-гликозидными связями и образующих линейные или развет­вленные цепи.

В винограде и продуктах его переработки имеются следую­щие полисахариды, гидролизуемые в обычных условиях: пентозаны, пектиновые вещества, камеди, декстраны, крахмал. Кро­ме того, есть негидролизуемые при переработке, так называе­мые опорные полисахариды — целлюлоза (клетчатка) и гемицеллюлозы, выполняющие роль наполнителей. Они создают ме­ханическую прочность ткани в ягодах свежего и переработан­ного на консервированные продукты винограда: в маринадах, компотах, варенье, сушеном винограде.

Пентозаны — полисахариды, построенные из остатков пентоз. Основные из них в виноградной ягоде — это арабаны и ксиланы, являющиеся наряду с целлюлозой скелет­ным материалом растительных клеток. При ферментативном или кислотном гидролизе из них образуются L-арабиноза и D-ксилоза.

В составе полисахаридов сусла и вин доля пентозанов мо­жет достигать 2 г/л. В клеточных стенках древесины дуба на­ходится до 14% (по массе) пентозанов, и при многолетней вы­держке вин и коньяков в дубовой таре они обогащаются экст­рактивными веществами за счет гидролиза пентозанов дуба. Через 30 лет эксплуатации бочек и бутов содержание в древе­сине пентозанов снижается в 5—7 раз. Накопление пентозанов и продуктов их деградации придает винам мягкость и полноту.

Пектиновые вещества — полисахариды, молекулы ко­торых состоят из остатков D-галактуроновой кислоты в цикли­ческой форме пиранового строения, связанных гликозидной связью, и частично этерифицированных метанолом карбоксиль­ных групп.

При ферментативном гидролизе они распадаются на моле­кулы галактуроновых кислот и свободные метильные группы, превращающиеся в метиловый спирт, что нежелательно с гиги­енической точки зрения.

Пектины — это гелеобразные аморфные вещества, которые входят в состав клеточных стенок и соединительных пластинок виноградной ягоды. Благодаря своей гибкости они обеспечива­ют растяжение клеточных стенок при наливе ягод; удержива­ют большое количество воды и в зависимости от структурного состояния делятся на фракции: нерастворимый в воде жесткий протопектин (связан с другими полисахаридами), растворимый пектин, пектиновую кислоту и ее соли (пектинаты), пектовую кислоту и ее соли (пектаты).

Пектиновые вещества имеют большое значение в технологии переработки винограда. С их состоянием связано, прежде всего, отделение сусла, которое затруднено при наличии большого ко­личества высокомолекулярных комплексов, связанных пекти­ном. Скорость осветления и фильтрации сусла, соков и вин в значительной степени зависит от состояния пектиновых веществ. Ферментативная обработка мезги, сусла или вина положитель­но сказывается на прозрачности и устойчивости к обратимым коллоидным помутнениям. Вместе с тем полное удаление пектиновых веществ делает вкус соков и вин водянистым, жидким, увеличивает количество метанола.

Для соков с мякотью, виноградной пасты, джема, варенья из винограда, наоборот, необходимо максимальное сохранение пектиновых веществ от разрушения. С этой целью виноград бланшируют при температуре 96 —98°С, инактивируя гидроли­тические ферменты.

Для получения достаточно плотного желе в кондитерских изделиях требуется около 58% сахаров и 1% пектина при рН в пределах 2,6—3,1.

Содержание пектиновых веществ в винограде зависит от сорта, степени зрелости и обычно колеблется в пределах 0,5— 2,0 г/л. В мускатных и столовых сортах винограда пектина больше — до 4—5 г/л. Именно эти сорта винограда и следует перерабатывать на пектинсодержащие кондитерские изделия. Однако нужно учесть, что виноградный пектин обладает сла­бой желирующей способностью, и поэтому технология производства виноградного мармелада предусматривает в своей ос­нове использование яблочного и цитрусового пектина.

В вине после брожения, выдержки и обработки остается примерно 0,1—0,6 г/л пектиновых веществ. Продукты превра­щения пектиновых веществ могут оказывать влияние на аромат и вкус вин, ответственны за появление коллоидных, а иногда и кристаллических помутнений.

Камеди являются высокомолекулярными кальциевыми, магниевыми, калиевыми солями уроновых кислот, связанных с пентозами, гексозами, а декстраны — слизистые вещества, высокомолекулярные полимеры глюкозы с молекулярной мас­сой более 1 млн. Они обладают свойствами защитных коллои­дов и придают виноградному соку и вину своеобразную мяг­кость вкуса при содержании 0,5—3,0 г/л.

Таким образом, в виноградной грозди представлен широкий набор углеводов. Они являются составной частью пищевых про­дуктов, получаемых из винограда, и определяют их разнообра­зие. Благодаря углеводам возникает спиртовое брожение, в значительной степени формируются вкус, цвет, аромат и ста­бильность соков и вин, обеспечиваются игристые качества шам­панского, физические и физико-химические свойства консерви­рованного и сушеного винограда.