Разработка технологии производства красных сухих вин с учетом пиразинового комплекса сырья

Метоксипиразины (МП) признаны высокоактивными одорантными соединениями в многочисленных пищевых продуктах. Пиразины, представляющие собой гетероциклические структуры, содержащие атомы азота, характеризуются интенсивным и специфичным ароматическим профилем. Они широко распространены как в сырых, так и в переработанных пищевых матрицах [1, 2].

Природные пиразины, преимущественно метоксилированные производные, биосинтезируются многими видами растений. Данные соединения отличаются исключительно низкими порогами сенсорного восприятия и вносят значительный вклад в формирование сенсорных характеристик продуктов. Вторая группа, алкилпиразины, образуется в результате реакций Майяра и пиролитических процессов при термообработке, придавая характерные ароматы жареным продуктам (например, кофе). Синтез пиразиновых производных возможен также в ходе карамелизации сахаров и циклизации аминокислот при пиролизе. Третью группу составляют микробные пиразины, продуцируемые микроорганизмами, такими как Acetobacter aceti, Aspergillus oryzae и Saccharomyces cerevisiae [4, 5, 6]. Первоначально они были идентифицированы в ферментированных продуктах (например, тетраметилпиразин в саке и пиве). Ароматические профили пиразинов варьируются от приятных (ореховые, печеные, жареные ноты) до неприятных (зеленые, горькие, вяжущие, жженые тона). Пороги восприятия и качество запаха пиразиновых производных демонстрируют значительную вариабельность. Согласно литературным данным, метоксипиразины функционируют как летучие метаболиты, выполняющие в растениях защитную роль против экологических угроз [6, 7].

Роль метоксипиразинов в формировании аромата вина интенсивно исследуется с момента первой идентификации 3-изобутил-2-метоксипиразина в винограде сорта Каберне Совиньон в 1975 году. Наличие характерных «виноградных» ароматов у сортов Каберне Совиньон, Совиньон Блан, Мерло и Каберне Фран обусловлено присутствием 3-сек-бутил-2-метоксипиразина и 3-изопропил-2-метокси-пиразина, ответственных за зеленые и растительные тона в вине [8–10]. Метоксипиразины обладают потенциалом к модуляции других компонентов ароматического букета. Экспериментально установлено, что IBMP, присутствуя в концентрациях ниже порога индивидуального сенсорного восприятия, способен: потенцировать восприятие «дымных» и «дег- тярных» нот, проявлять ароматы «красных ягод» и «фиалки» [11, 12, 13]. Этот феномен косвенного влияния подчеркивается в исследованиях стиля бордоских вин, где отсутствие выраженного тона «зеленого болгарского перца» в винах из Каберне Совиньон ассоциируется с достижением оптимальной фенологической зрелости ягоды [7, 9, 10].

Сенсорные пороги обнаружения данных соединений чрезвычайно низки и составляют всего 2–16 нг/дм³ в винной матрице, что позволяет предположить их вклад в сортовую дифференциацию ароматических профилей. В винах с повышенным содержанием МП продемонстрировано негативное влияние этих соединений на восприятие фруктовости. Концентрации IBMP в диапазоне 10–15 нг/дм³ придают вину желательные при сбалансированности тона «зеленого перца» и «травянистости». Однако более высокие концентрации приводят к доминированию нежелательных подавляющих «травянистых» и «растительных» ароматов [6].

Агротехнические приемы, такие как дефолиация и удаление пасынков винограда, способствуют снижению концентрации 3-изобутил-2-метоксипиразина в вине. Вина, произведенные из винограда, подвергшегося данным манипуляциям (по сравнению с виноградом, выращенным в условиях затенения), демонстрируют более гармоничный фруктовый профиль и редуцированные сортовые тона [2, 3].

В то же время представляют интерес технологические приемы, влияющие на содержание метоксипиразинов. Например, инклюзия гребней в процессе ферментации представляет собой значимый фактор повышения уровня пиразинов в вине. Исследования подтверждают высокое содержание МП в гребневой ткани (до 53 % от общего количества в грозди у сорта Каберне Совиньон). Сортовая специфика синтеза МП иллюстрируется примером Шираза: несмотря на ограниченную способность ягоды к биосинтезу МП, экстракция пиразинов из гребней в ходе ферментации может обуславливать появление атипичных «зеленых» тонов в винах этого сорта [11, 14, 15].

Таким образом, МП оказывают значительное воздействие на ароматику вина при экстремально низких концентрационных уровнях, что, в свою очередь, говорит о недостаточно зрелом сырье. Это обуславливает необходимость не только определения данных веществ, но и технологических подходов для производства вин без ярко выраженных «пиразиновых» тонов.

Объекты и методы исследований

Исследования были проведены на территории Краснодарского края в центральной зоне виноградарства; использовался красный технический сорт винограда – Гранатовый. Уборка винограда проводилась 17 сентября 2023 года.

Экспериментальная часть работы проводилась в лаборатории научного центра «Виноделие», цехе микровиноделия и ЦКП «Приборно-аналитический» ФГБНУ СКФНЦСВВ.

Органолептическую оценку виноматериалов проводили члены дегустационной комиссии ФГБНУ СКФНЦСВВ РАСХН по 10балльной шкале в соответствии с ГОСТ 32051-2013.

Концентрация летучих ароматических компонентов виноматериалов, таких как метоксипиразины, была определена на газожидкостном хроматографе «Кристалл 2000 М». Пробоподготовка проводилась следующим образом: отобранные образцы винограда были немедленно подвергнуты криоконсервации при температуре –40 °C для обеспечения стабильности аналитов до последующего анализа. Параллельная часть этих образцов была переработана в виноматериалы; полученные винные образцы также стабилизировали путем хранения в холодильных условиях до момента анализа. Первый этап пробоподготовки виноградного материала включал следующие последовательные операции: замороженные грозди подвергали гребнеотделению для удаления стеблевой ткани, после чего выделенные ягоды измельчали с использованием лабораторной дробилки до получения гомогенной пульпы. Определенную массу переносили в коническую колбу объемом 200 мл до метки. К пробе добавляли 10 мл химически чистого (х.ч.) толуола в качестве экстрагента. Образовавшуюся гетерогенную смесь подвергали центрифугированию (5000 об/мин, 30 мин) для разделения фаз. По завершении центрифугирования 5 мл супернатанта (толуольной фазы) аккуратно аспирировали с помощью градуированной пипетки. Отобранный экстракт помещали в герметизируемый флакон для проб объемом 20 мл, который плотно закрывали для предотвращения потерь летучих компонентов и возможной контаминации перед последующим хроматографическим анализом [16, 17].

В результате проведенных анализов были получены данные, где:

• 1    – ИПМП (IPMP) – 2-изопропил-3-мето-ксипиразин;

• 2    – ЭМП (EMP) – 2-этил-3-метоксипи-разин;

• 3    – СБМП (SBMP) – 2-sec-бутил-3-мето-ксипиразин;

• 4    – ИБМП (IBMP) – 2-изобутил-4-мето-ксипиразин.

Результаты и обсуждения

Нами проводилась переработка винограда в промышленных условиях по следующим современным технологиям:

• 1    вариант (контроль) – дробление винограда, брожение сусла на мезге с использованием активных сухих дрожжей IOC PRESTIGE, продолжительность брожения до 7 дней;

• 2    вариант – углекислотная мацерация целых гроздей винограда в течение 3 дней с предварительной их сульфитацией до 100 мг/дм³ общего диоксида серы, дробление гроздей, брожение мезги (дрожжи IOC PRESTIGE) до 7 дней;

• 3    вариант – дробление винограда, нагрев мезги до 40 °С, после самостывания сбраживание с использованием активных сухих дрожжей IOC PRESTIGE;

• 4    вариант – дробление винограда, ферментация мезги препаратами Тренолин Супер ДФ (“ERBSLOEH Geisenheim AG”, Германия) и SanSuper 240L (“Novo Nordisk”, Дания) в течение 2 часов, дальнейшее сбраживание активными сухими дрожжами IOC PRESTIGE;

• 5    вариант – дробление винограда, брожение сусла на мезге с использованием активных сухих дрожжей IOC PRESTIGE, продолжительность брожения до 7 дней, выдержка в течение 6 месяцев в бутылке.

Результаты испытаний на примере сорта Гранатовый приведены в табл. 1.

Результаты исследований показали, что максимальное содержание таких пиразинов как 3-изобутил-2-метоксипиразин (ИБМП) и 2-изопропил-3-метоксипиразин (ИПМП) находилось в максимальных концентрациях среди остальных. Причем во всех вариантах опыта они были примерно равными. Для 2- этил-3-метоксипиразин (ЭМП) и 2-sec-бутил-3-метоксипиразин (СБМП) были зафиксированы минимальные концентрации у всех вариантов технологий (см. табл. 1).

Дегустация, проведенная совместно специалистами-экспертами ФГБНУ СКФНЦСВВ и производственниками, показала, что различные технологии переработки винограда способствуют изменению ароматического профиля (табл. 2).

Так, в варианте 1 отмечались оттенки овощей и болгарского перца, в том числе основные, сортовые ароматы и мягкий гармоничный вкус. Наибольшую дегустационную оценку получил вариант 3, в котором проводили термовинификацию при температуре 40 °С, а далее брожение на мезге (см. рисунок).

Общая сумма пиразинов в вариантах переработки винограда изменялась от 0,004 (вариант с термообработкой) до 0,049 (контроль) мкг/дм3 (см. рисунок). Установлено, что дополнительные технологические приемы, примененные к основному процессу брожения, снижают общее содержание метоксипиразинов.

Таким образом, представленные экспериментальные данные и результаты промышленных испытаний свидетельствуют об определении наиболее эффективных методов снижения МП:

• –    углекислотная мацерация (вариант 2): минимальная сумма пиразинов составила 0,009 мкг/дм³, дегустационная оценка – 7,7 баллов;

• –    термовинификация (вариант 3): сумма пиразинов 0,011 мкг/дм³ и наивысшая дегустационная оценка – 8,0 баллов.

Снижение концентрации МП (особенно ИБМП и ИПМП) коррелирует с уменьшением интенсивности негативных тонов («овощные», «болгарский перец», «паприка», «зеленая кислотность», «травы») и способствует формированию более гармоничного фруктового профиля (ягоды, чернослив) и чистого вкуса. Термовинификация позволила получить вино с более лучшим балансом. Нагрев мезги до 40 °C перед брожением выделен как наиболее перспективная технология для сорта Гранатовый, обеспечивающая значимое снижение МП и получение виноматериала с оптимальными сенсорными свойствами.

Таблица 1

Содержание пиразинов в виноматериалах в зависимости от технологических приемов, сорт Гранатовый, мкг/дм3

№ варианта	ИПМП 2-изопропил -3-метоксипиразин	ЭМП 2-этил-3-метоксипиразин	СБМП 2-sec-бутил-3-метоксипиразин	ИБМП 3-изобутил-2-метоксипиразин	Сумма пиразинов
1	0,022	0,001	0,0011	0,025	0,049
2	0,0042	0,0007	0,000105	0,00385	0,009
3	0,0054	0,0009	0,000135	0,00495	0,011
4	0,00708	0,00718	0,000177	0,00649	0,021
5	0,012	0,002	0,0003	0,011	0,025

Таблица 2

Органолептическая оценка виноматериалов сорт Гранатовый с применением различных технологий

№ варианта	Органолептическая характеристика	Средний балл
1	Цвет темно-красный, фиолетовый оттенок. Аромат ягодный, с тонами гороха. Вкус чистый, легкий, простой с «зеленой кислотностью», овощные тона, паприка	7,8
2	Цвет темно-красный. Аромат ягодно-фруктовый, простой с оттенками трав и зеленого гороха. Вкус чистый, легкий, чрезмерно свежий	7,7
3	Цвет темно-рубиновый. Аромат ягодный с оттенками чернослива, ежевики, калины. Вкус чистый, легкий, свежий, с долгим свежим послевкусием	8,0
4	Цвет рубиновый. Аромат ягодно-черносливовый, достаточно простой, тона зеленых трав. Вкус полный, танинный с долгим послевкусием	7,9
5	Цвет темно-рубиновый. Аромат ягодный с оттенками чернослива, ежевики, малины, отчетливо слышны сливочные тона, овощные ноты. Вкус полный, танинный, с долгим бархатистым послевкусием	7,7

Общая сумма пиразинов и технологические приемы винограда на примере сорта Мерло

Исследование подтверждает возможность целенаправленного технологического управления пиразиновым комплексом на этапе переработки винограда. Термовинификация мезги предлагается как эффективный практический метод для улучшения качества красных сухих вин.