Розробка методів контролю деметалізації виноматеріалів на основі закономірностей трансформації форм заліза

Дослідження стану заліза у столових і кріплених виноматеріалах і винах, вироблених з винограду білих сортів, дозволило виділити три типи розподілу його форм. До першого типу віднесені зразки, основна частина заліза в яких знаходиться у вигляді іонів Fe (II)  (80-100%), до другого типу – виноматеріали і вина, в яких переважає комплексне та іонне Fe (II)  (90-100%). Вина і виноматеріали, які містять значні кількості Fe (III), відносяться до третього типу розподілу. Типові варіанти розподілу форм заліза надані у таблиці 1.

За допомогою математичної обробки експериментальних даних, одержаних під час аналізу 180 зразків, виведено рівняння лінійної комбінації для визначення типу розподілу заліза:

 

Y = 19, 6 – 0, 184. •Х1 – 0, 16•X2 – 0, 144•Х3 – 0, 15•X4

 

де Y – тип розподілу;

Х1 – частка іонного Fe (II), %;

Х2 – частка комплексного Fe (II), %;

Х3 – частка іонного Fe (III), %;

Х4 – частка комплексного Fe (III), %;

 

Таблиця 1

Розподіл форм заліза у столових і кріплених виноматеріалах і винах

 

Встановлено, що в білих столових виноматеріалах переважає I тип розподілу, а в кріплених – III.

Експериментально доведено, що переважання іонного Fe (II)  (50-70%) в білих виноматеріалах і винах обумовлене наявністю таких відновників: фенольних сполук; глутатіону, що синтезується дріжджами під час бродіння; діоксиду сірки, а також аскорбінової кислоти.

Підвищений вміст фенольних речовин та їх полімерів у червоних виноматеріалах обумовлює не тільки відновлення Fe (ІІІ) до Fe (ІІ), але й зв’язування останнього з танiнами, внаслідок чого формою заліза, що переважає, є комплексно зв’язане, яке складає 80-90% від концентрації загального заліза. Аналіз розподілу форм заліза у плодово-ягідних виноматеріалах і винах свідчить про те, що до частки комплексного Fe (II) належить 35-65% від загального його вмісту. Таким чином, у червоних виноградних і плодово-ягідних виноматеріалах і винах має місце II тип розподілу форм заліза.

Під час вивчення впливу сульфітації і аерації виноматеріалів на стан заліза встановлено, що діоксид сірки відновлює Fe (III) в Fe (II). Аерація виноматеріалу у відсутності акцепторів тривалентного заліза, зокрема фосфат-іонів, не викликає перерозподілу його форм.

Помітне накопичення заліза у виноматеріалі відбувається під час настоювання або бродіння м’язги за рахунок екстракції металу з твердих частин виноградних ягід, а також при контакті продуктів переробки винограду з пошкодженим захисним покриттям виробничих резервуарів. Встановлено, що при цьому під дією редукуючих речовин вина відбувається трансформація заліза Fe (III) в Fe (II).

Таким чином, встановлено типи розподілу форм заліза в столових і кріплених виноградних та плодово-ягідних вино-матеріалах, вивчено вплив на процес трансформації форм заліза різних технологічних факторів.

Іони заліза приймають активну участь в окислювально-відновлювальних реакціях, одним з наслідків яких є покоричневіння виноматеріалів.

Аналіз результатів дослідження впливу заліза на окислювальні процеси свідчить, що під час покоричневіння виноматеріалів відбувається перехід Fe (II) в Fe (III). В столових виноматеріалах спостерігається менш інтенсивне окислення заліза, ніж у кріплених, що обумовлено більш високою концентрацією відновників. Відсутність кореляції між інтенсивністю поко-ричневіння виноматеріалів і масовою концентрацією металу, а також зниження швидкості окислювальних процесів у випадку повної деметалізації, свідчить про каталітичну роль заліза, що протікають у ціх процесах виробництва виноматеріалів.

Дослідженням ролі заліза у формуванні схильності кріплених виноматеріалів до оборотних колоїдних помутнінь (ОКП) встановлено, що масова концентрація іонів металу, а також їх валентність не впливають на схильність зразків до ОКП.

Встановлена різноманітна роль заліза у формуванні схильності столових виноматеріалів до необоротних колоїдних помутнінь (НКП). Так, утворення нерозчинних комплексів відмічено при взаємодії заліза з білками високої молекулярної маси (рис. 1). При наявності у виноматеріалі лише низькомолекулярних білків масова концентрація заліза не впливає на його схильність до НКП.

Проведені дослідження показали, що схильність виномате-ріалів до ферофосфатного касу (ФФК) не залежить від типу роз-поділу форм заліза. Факторами, що лімітують розвиток ФФК, є масові концентрації заліза і фосфатів.

Моделювання процесу формування ферофосфатних помутнінь дозволило з’ясувати, що внесення пероксиду водню чи фосфат-іонів (300 мг/дм3 у перерахунку на Р2О5) не порушує розподіл форм заліза (табл. 2). Спільна дія цих речовин проявляється у тому, що окислювач порушує хімічну рівновагу

 

Fe (II)  Fe (III)

 

в бік останнього, яке, у свою чергу, зв’язується з акцептором – фосфат-іонами.

Це приводить до утворення нерозчинного комплексу фосфату заліза, який випадає у вигляді осаду. При цьому у складі осаду виявляється 76% Fe (III) у вигляді фосфатів та 24% Fe (II) у вигляді танату заліза (табл. 3).

 

Таблиця 2

Вплив фосфат-іонів та пероксиду водню на схильність виноматеріалів до ферофосфатного касу

 

Таблиця 3

Розподіл форм заліза при розвитку ферофосфатного касу

 

Таким чином встановлено, що іони заліза приймають участь у процесах окислювального покоричневіння і