CC BY
32
6. Bolan N.S., Duraisamy V.P. Role of inorganic and organic soil amendments on immobilization and phytoavailabilty of heavy metals: a review involving specific case studies // Aust. J. Soil. Res. - 2003. V.41. - P. 533
УДК 634.8.07
Канд. техн. наук П.Е. БАЛАНОВ (Университет ИТМО, [email protected]) Канд. техн. наук И.В. СМОТРАЕВА (ФГБОУВО СПбГАУ, [email protected]) Соискатель О.Н. АЙРАПЕТЯН (Университет ИТМО, [email protected])
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ВИНОГРАДНЫХ ВИН
Работы, связанные со стабилизацией вин, ведутся на протяжении длительного времени. Это связано с чрезвычайной актуальностью этой задачи. Особенно в современном мире, когда потребители становятся всё более взыскательными. Стабилизация вина, в конечном итоге, определяет и его стоимость. В этом смысле все мероприятия, направленные на повышение стойкости с сохранением органолептических показателей и доступной ценой, являются актуальной задачей.
Для повышения стабильности вин могут использоваться самые разные методы: физические, химические, биологические и др. Современные тенденции в пищевой промышленности зачастую характеризуются использованием в технологическом цикле максимального количества натуральных ингредиентов. И винодельческая отрасль в этом смысле не исключение. Неоднократно предлагалось использовать для стабилизации вин природные консерванты [1,2,4].
В данной работе предлагается использовать в качестве осветляющего материала биологические полимеры природного происхождения. Биополимеры — класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящие в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, лигнин и др. [3] В нашем случае было принято решение об использовании хитозана и желатина, а также тонкодиспергированного диоксида кремния и бентонита в качестве минеральных добавок.
Цель исследования - апробация различных биополимеров и их комбинаций для улучшения осветления виноматериала. Фактор осветления является весьма удобным критерием для оценки потенциальной стабильности вина. Он не гарантирует отсутствие осадков различной природы в будущем, однако первичную информацию дает очень хорошо. Более того, позволяет делать прогнозы на стабильность при хранении.
Материалы, методы и объекты исследования. Для определения степени осветления любого раствора можно использовать показатель мутности. Чем мутность больше, тем менее прозрачен раствор и, следовательно, тем меньше у него шансов к длительному хранению.
Для определения мутности существуют различные методы и различные шкалы и градации результата [5,6]. Мы в своей работе выбрали градацию FTU (formazine turbidity unit). Она основана на соотношении исследуемого образца со стандартизированными растворами формазина, приготовленными по определенной инструкции.
Эта методика рекомендована WHO (Всемирная Организация Здравоохранения) для анализа питьевой воды.
Решающую роль в любом стабилизационном процессе играет время контакта испытуемой среды и какого-либо реагента. Этот фактор в наших исследованиях мы также попытались учесть.
Использовался виноград сортов Изабелла и Молдова. Их органолептический профиль наиболее близок к ожидаемому потребителем, эти сорта имеют интенсивный и приятный запах и цвет, насыщенный вкус, гармоничный баланс сахаристости и кислотности.
Результаты исследования. Виноматериал из этих сортов готовился по классической технологии с настаиванием на мезге. Стартовые значения мутности для Изабеллы и Молдовы были 50 БТи и 162 БТИ, соответственно.
Показатели мутности после внесения различных осветлителей с течением времени менялись, эти данные представлены в табл. 1.
Таблица 1. Показатели мутности виноматериала после обработки различными полимерами
Используемый стабилизатор Виноматериал «Молдова» Виноматериал «Изабелла»
48 часов 96 часов 144 часа 48 часов 96 часов 144 часа
Без стабилизатора, БТИ 162 162 162 50 50 50
Желатин, БТИ 152 110 96 35 30 29
Желатин + диоксид кремния, БТИ 138 48,1 48,0 23,7 15,8 15,5
Хитозан, БТи 150 149 148 43 42 42
Хитозан + диоксид кремния, БТИ 123 122 125 36,6 46,5 48,1
Диоксид кремния, БТИ 155 153 150 44 44 40
Бентонит , БТи 56,4 40,1 35,5 39,5 34,3 30,2
Длительность обработки, часов
♦ Желатин + диоксид кремния / Изабелла
—■—Хитозан + диоксид кремния / Изабелла
А Бентонит / Изабелла
)( Желатин + диоксид кремния / Молдова
Ж Хитозан + диоксид кремния / Молдова
• Бентонит / Молдова
Рис. 1. Кинетика осветления виноматериалов
Из приведенных данных видно, что образцы, обработанные желатином, осветлялись равномерно по времени с одинаковой динамикой. Желатин с добавлением диоксида кремния осветляли виноматериал лучше всего, причем отмечалось достижение порога осветления. Хитозан в чистом виде без добавок осветлял образцы плохо, для повышения его реакционной способности был добавлен диоксид кремния. При этом степень осветления существенно возросла. Это интересный синергетический эффект, так как виноматериал, обработанный только диоксидом кремния, также слабо осветлялся.
Бентонит осветлял виноматериалы очень хорошо, с поступательной динамикой, однако отмечалось некоторое падение органолептических свойств.
Поведение наиболее хорошо зарекомендовавших себя образцов проиллюстрировано на рис. 1.
Отдельный научный и практический интерес представляет формат образующихся осадков и взвесей, их структура и технологические свойства. Эти показатели предопределяют режимы фильтрования, используемые вспомогательные материалы и в принципе помогают понять природу взаимодействия осветлителя и осветляемой среды.
При использовании в качестве осветляющего материала хитозана с добавкой тонкодиспергированного диоксида кремния и виноматериала из винограда сорта Изабелла при микроскопировании можно было наблюдать картину, представленную на рис. 2.
Рис. 2. Фотография осадка при использовании хитозана и виноматериала из винограда сорта Изабелла
Характерной особенностью данного образца является достаточно плотное связывание отдельных частей взвесей с помощью вытянутых структур - «мостиков», которые позволяют сформировываться достаточно крупным конгломератам (рис. 3).
Рис. 3. Укрупненный вид осадка, полученного при обработке хитозаном
Образовавшиеся крупные хлопья выпадают в осадок и при фильтровании могут быть удалены относительно легко.
Несколько иная картина наблюдалась при работе с виноматериалом сорта Молдова
(рис. 4).
Рис. 4. Фотография осадка при использовании хитозана и виноматериала из винограда сорта Молдова
Характер осадка данного образца позволяет выявить более сложную структуру и, вероятно, многоэтапный химизм взаимодействия. В узловых областях крупных конгломератов находится амфорная гелеподобная масса хитозана. Вокруг неё довольно плотный слой тонкодиспергированного диоксида кремния, правильную форму кристаллов которого достаточно хорошо видно на рис. 5. Также на рис. 5 представлена небольшая область с графической проекцией приведенного образца. Гексагональность и иногда пентагональность кристаллов уверенно указывает на неорганическое происхождение этого слоя осадка. В ходе обсуждения результатов озвучивалась версия битартратного происхождения этих кристаллов (винный камень), однако калийные соли винной кислоты, полученные в процессе виноделия, не так часто имеют выраженные симметричные формы.
Рис. 5. Укрупненная фотография части осадка с кристаллом диоксида кремния
и его графическая проекция
Выводы. Из приведенных данных следует, что, даже несмотря на однотипность применяемого осветлителя (или комплекса осветлителей), формат осадка может очень существенно различаться. Важнейшие роли играют свойства и качество сырья, а также прохождение всей технологической цепочки.
В целом, можно утверждать, что использование различных биологических полимеров для осветления и стабилизации вин является перспективным научным и прикладным направлением. Их изучение позволит повысить качество выпускаемой продукции и получить новые знания о взаимодействии различных биологических систем.
Литература
1. Смотраева И.В., Баланов П.Е., Иванченко О.Б., Хабибуллин Р.Э. Биологическая стабилизация напитков нативными ингредиентами из растительного сырья// Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - Т. 17. - № 22. - С. 229-231.
2. Баланов П.Е., Смотраева И.В. Розливостойкость плодово-ягодных виноматериалов и пути её повышения//Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2017. - № 2 (47). - С. 74-79.
3. Максимова С.Н., Сафронова Т.М., Полищук Д. В. Хитиновые материалы в технологии водных биоресурсов: учебное пособие. - СПб.: Издательство Лань, 2017. - 176 с.
4. Исмаилов Т.А., Исламов М.Н., Кишковский З.Н. Биологическая стабилизация вин методом электродиализа// Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. - 2005. - № 11. - С. 138-142.
5. Эшматов Ф.Х., Максумова Д.К., Додаев К.О. Показатели мутности концентрата гранатового сока и пути ее устранения// Хранение и переработка сельхозсырья. - 2013. -№ 8. - С. 27-29.
6. Яровенко В.Л., Белов Н.И., Даниловцева А.Б., Щелкунова Л.Ф. Определение цветности и мутности напитков// Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. - 1990. - № 2-3 (195-196). - С. 116-119.
Literatura
1. Smotraeva I.V., Balanov P.E., Ivanchenko O.B., Habibullin R.E. Biologicheskaya stabilizaciya napitkov nativnymi ingredientami iz rastitel'nogo syr'ya// Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. - 2014. - T. 17. - № 22. - S. 229-231.
2. Balanov P.E., Smotraeva I.V. Rozlivostojkost' plodovo-yagodnyh vinomaterialov i puti eyo povysheniya// Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2017. - № 2 (47). - S. 74-79.
3. Maksimova S.N., Safronova T.M., Polishchuk D. V. Hitinovye materialy v tekhnologii vodnyh bioresursov: uchebnoe posobie. - SPb.: Izdatel'stvo Lan', 2017. - 176 s.
4. Ismailov T.A., Islamov M.N., Kishkovskij Z.N. Biologicheskaya stabilizaciya vin metodom ehlektrodializa// Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. - 2005. - № 11. - S. 138-142.
5. Ehshmatov F.H., Maksumova D.K., Dodaev K.O. Pokazateli mutnosti koncentrata granatovogo soka i puti ee ustraneniya// Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ya. - 2013. - № 8. -S. 27-29.
6. Yarovenko V.L., Belov N.I., Danilovceva A.B., Shchelkunova L.F. Opredelenie cvetnosti i mutnosti napitkov// Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Pishchevaya tekhnologiya. - 1990. -№ 2-3 (195-196). - S. 116-119.
