Накопление органических веществ в ягодах  в процессе роста и созревания — Основные закономерности созревания и нарастания объема ягод винограда

Оглавление

Накопление органических веществ в ягодах  в процессе роста и созревания — Основные закономерности созревания и нарастания объема ягод винограда

Характеристика биохимических процессов роста и созревания винограда

Со времени образования завязи основная энергия виноградного куста направляется на развитие ягод, что немедленно сказывается на уменьшении прироста побегов лозы.

По характеру изменений, происходящих при развитии виноградной ягоды, можно различать три периода: 1) роста; 2) созревания и 3) перезревания.

Период роста начинается с образования завязи и продолжается до начала размягчения ягоды и появления у красных сортов окраски; продолжительность этого периода 40-45 дней. В этот отрезок времени происходит энергичный процесс дыхания, пластические вещества расходуются на построение клеток и тканей ягоды, которая постепенно увеличивается в размерах. Из семяпочек образуются семена, околоплодник разрастается. Ягода содержит хлорофилл, окрашена в зеленый цвет и так же, как и другие зеленые части растения, усваивает углекислоту воздуха. Однако образующийся сахар расходуется, накопления его не происходит, вследствие чего содержание его в ягодах в этот период не больше, чем в других зеленых органах виноградной лозы и редко превышает 1%. Сахар в виноградной ягоде представляет собой преимущественно глюкозу (около 75%).

Во время роста ягоды обогащаются органическими кислотами и их кислыми солями.

Органические кислоты в виноградной ягоде образуются, как и в листьях, в результате сгорания сахара. Вначале появляется большое количество свободной яблочной и винной кислоты. По мере развития ягод содержание кислот возрастает и кислотность сока достигает нередко 35 г/л (на винную кислоту) и выше. Яблочная кислота все время преобладает над винной и к концу периода роста составляет главную часть кислот в соке ягод. Винного камня в этот период сравнительно мало. Кроме яблочной и винной, в виноградном соке в незначительных количествах встречаются кислоты лимонная, янтарная, гликолевая, щавелевая, глюкуроновая и другие.

Общее количество дубильных веществ в ягоде постепенно возрастает, по в соке мякоти к концу периода роста количество их заметно падает.

Несмотря па быстрый рост клеток, зеленые ягоды до конца периода остаются твердыми. Увеличение объема мякоти ягоды сопровождается также ростом семян, вес которых в течение всего периода увеличивается, причем они остаются зелеными и мягкими.

Таким образом, характерной особенностью периода роста является накопление в ягоде органических кислот, образующихся в результате окисления углеводов.

Период созревания. К концу первого периода ягода перестает расти и достигает нормальной величины. Если в дальнейшем ягода и увеличивается, то очень незначительно. Переход плодовой мякоти из твердого в мягкое состояние (превращение протопектина в пектин) создает впечатление, будто ягода наливается соком. Поэтому период созревания называют также периодом налива ягод. Помимо размягчения у красных сортов появляется красная окраска, у белых — светло-желтая или желто-зеленая.

С прекращением роста ягоды перестают расходовать углеводы, вследствие чего в них быстро накапливается сахар за счет поступления его из листьев. Это накопление сахара так велико, что дневной прирост его достигает 0,5-1%, особенно в конце периода созревания. При этом наряду с глюкозой накапливается фруктоза, количество которой постепенно относительно возрастает и к концу периода достигает той же величины, что и количество глюкозы. Полная зрелость наступает тогда, когда абсолютное накопление сахара останавливается.

Другим, не менее важным, признаком, характеризующим период созревания ягод винограда, является падение кислотности сока. Кислоты винная и яблочная испытывают в этот период различные изменения. Винная кислота нейтрализуется основаниями, преимущественно калием, образуя кислый виннокислый калий. Этот процесс совершается в течение всего периода созревания винограда и к концу его винная кислота почти целиком переходит в соли, так что в соке вполне зрелых ягод в свободном состоянии она не содержится.

Яблочная кислота, как менее активная, чем винная, значительно слабее реагирует с основаниями; количество ее уменьшается вследствие окисления до углекислоты и воды в процессе дыхания. Частично яблочная кислота переходит в другие органические соединения, а в конце периода созревания, когда свободной винной кислоты обычно уже нет, дает соли. К моменту полной зрелости ягод яблочная кислота, как показывают исследования, в небольшом количестве содержится в них в свободном состоянии.

Таким образом, количество кислот при созревании уменьшается вследствие нейтрализации их минеральными веществами, поступающими в ягоду, и окисления при дыхании до окончательных продуктов — СО2 и Н2О. Наряду с накоплением сахара и уменьшением кислот в период созревания происходит ряд других, менее изученных явлений. К числу их относятся изменения пектиновых веществ, сопровождающиеся переходом нерастворимого протопектина в пектин, в результате чего ткани мякоти размягчаются и ослизневают. Вместо хлорофилла в ягоде появляются красящие и ароматические вещества. Общее содержание азотистых веществ изменяется очень мало, но в то же время количество нерастворимых азотистых веществ возрастает. В золе все время увеличивается содержание калия, кальция и магния. Количество фосфорной кислоты также повышается. Дубильные вещества из мякоти исчезают, но общее содержание их в ягоде существенно не изменяется.

Статья по теме:   Ак якдона - виноград

Характерный для сорта аромат проявляется только при полной зрелости ягод.

На созревание ягод оказывает большое влияние внешняя температура; оптимальная температура 30°. При более высокой температуре ягоды перегреваются, подвергаются «запалу» и задерживаются в росте. Свет зреюшим ягодам не нужен.

Важное значение во время созревания винограда имеет влага. Только при достаточном ее притоке из почвы происходит нормальная работа хлорофилла в листьях, регулярное поступление минеральных веществ и правильное распределение питательных веществ в растении. В сухую погоду из-за недостатка влаги созревание ягод сильно задерживается, что выражается в крайне медленном накоплении сахара. В засушливые годы ко времени сбора винограда процесс созревания в нем приостанавливается и в ягодах не накапливается того количества сахара, которое они обычно имеют при достижении полной зрелости.

Гребни в период роста и созревания содержат большое количество крахмала. К моменту полной зрелости винограда крахмал из гребней исчезает, они деревенеют, теряют воду и вес их значительно уменьшается. Семена также деревенеют, приобретают коричневую окраску; вес их от начала созревания до полной зрелости уменьшается.

Период перезревания. При наступлении полной зрелости гребни деревенеют, вследствие чего связь между виноградным растением и ягодами прерывается, сок ягоды начинает концентрироваться в результате испарения содержащейся в ней воды. Содержание сахара и количество сухого вещества в ягодах относительно повышается. Абсолютное же количество сахара, а также кислот уменьшается вследствие сгорания при дыхании ягод. Разрушению подвергается преимущественно фруктоза; исследования показывают, что ее относительное количество все время понижается. Потеря сахара вследствие сжигания в третий период невелика.

Кислотность в период перезревания, несмотря на концентрацию сока ягоды, в результате сжигания яблочной кислоты и нейтрализации кислот основаниями, все время падает. Кислотность сусла значительно уменьшается, что ясно ощущается на вкус.

Изменения других веществ в винограде при его перезревании мало изучены.

Изменение концентрации сахара и органических кислот в процессе созревания виноградной ягоды Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Кушнерева Е. В., Гугучкина Т. И., Панкин М. И., Агеева Н. М.

Исследована трансформация сахаров , органических кислот , в частности винной и яблочной, в процессе созревания виноградной ягоды под действием гормональной системы растения . Установлено, что на начальном этапе развития виноградной ягоды идет накопление винной кислоты, тогда как яблочная кислота расходуется на дыхательные процессы. Концентрация яблочной кислоты достигает максимума в период veraison, который характеризуется увеличением виноградной ягоды в размерах. Накопление сахаров винограда происходит на завершающем этапе его созревания.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Кушнерева Е. В., Гугучкина Т. И., Панкин М. И., Агеева Н. М.

Текст научной работы на тему «Изменение концентрации сахара и органических кислот в процессе созревания виноградной ягоды»

созревания виноградной ягоды. В качестве объектов исследования нами выбраны классические сорта винограда Шардоне и Каберне Совиньон, произрастающие в Анапском районе Краснодарского края.

Пробы винограда отбирали с 10 июня по 30 сентября 2011 г. с интервалом 10-15 сут. Среднюю пробу в количестве 1 кг винограда отбирали по методу прямоугольной сети, предусматривающему сбор 4-6 ягод с каждого 7-го куста в каждом 10-м ряду вдоль шпалер.

Концентрации органических кислот виноградного сусла определяли с помощью капиллярного электрофореза на приборе Капель 105 Р, массовую концентрацию сахаров — рефрактометрическим методом по ГОСТ 27198-87.

ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРА И ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ В ПРОЦЕССЕ СОЗРЕВАНИЯ ВИНОГРАДНОЙ ЯГОДЫ

Е.В. КУШНЕРЕВА, Т.И. ГУГУЧКИНА, М.И. ПАНКИН, Н.М. АГЕЕВА

Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства Россельхозакадемии, 350901, г. Краснодар, ул. 40 Лет Победы, 39; факс: (861) 257-57-04, электронная почта: guguchkina@mail.ru

Исследована трансформация сахаров, органических кислот, в частности винной и яблочной, в процессе созревания виноградной ягоды под действием гормональной системы растения. Установлено, что на начальном этапе развития виноградной ягоды идет накопление винной кислоты, тогда как яблочная кислота расходуется на дыхательные процессы. Концентрация яблочной кислоты достигает максимума в период veraison, который характеризуется увеличением виноградной ягоды в размерах. Накопление сахаров винограда происходит на завершающем этапе его созревания. Ключевые слова: созревание виноградной ягоды, гормональная система растения, органические кислоты, сахар.

Изменение климата ставит перед специалистами винодельческой отрасли необходимость адаптироваться к новым условиям выращивания винограда. Так, немецкие виноградари начинают отдавать предпочтение красным сортам перед белыми, в Испании виноградные плантации перемещают выше в горы. Австралийские виноделы решают проблемы с засухой за счет расширения посадок клонов сортов винограда, интереса к которым раньше не было, поскольку они созревали чересчур поздно. Проводятся исследования корневых систем лоз, способных более эффективно добывать воду во время засухи.

Для винограда потепление климата, с одной стороны, позволяет собирать урожаи хорошо вызревшей ягоды, но, с другой стороны, при достижении некоторого максимума температуры качество производимого вина начинает ухудшаться.

Изменившиеся условия приводят к более ранним срокам созревания винограда, торможению ферментативных процессов развития виноградной ягоды в период созревания из-за дефицита водных ресурсов, что сказывается на содержании в вине красящих и фенольных веществ, его кислотности и ароматичности.

Кислотность — фактор, определяющий стабильность вина, его органолептические и гастрономические особенности.

Степень кислотности вина зависит от сорта винограда, терруара, агротехнических и технологических мероприятий, применяемых при возделывании винограда и винификации.

Некоторые сорта винограда известны своей высокой кислотностью — Пино нуар, Саперави, Гранатовый.

В процессе созревания виноградной ягоды кислотность снижается. Степень зрелости винограда зависит от количества получаемого солнечного света, средней окружающей температуры воздуха, поэтому нередко существует жесткая взаимосвязь между климатом и уровнем кислотности. Ускорение созревания виноградной ягоды за счет глобального потепления может привести к торможению ферментативных процессов преобразования веществ, ответственных за накопление органических кислот, и получению урожаев с высоким содержанием сахаров и кислот.

Статья по теме:   Новый инструмент улучшения бразильского винограда

Цель настоящей работы — исследование динамики накопления сахаров и органических кислот в процессе

Виноградная ягода состоит из кожицы, мякоти и семян. По мере роста ягода развивается, модифицируется по размеру, составу, цвету, структуре, аромату. Все процессы роста и преобразования химических веществ в ягоде винограда протекают под действием гормональной системы. Исследованиями ученых разных стран [1-5] в виноградной ягоде идентифицирована группа эндогенных гормонов (рис. 1). На начальном этапе зарождения виноградной ягоды процессы находятся под контролем гормонов развития (ауксины, ци-токинины и гиббереллины). Через изменение содержания фитогормонов осуществляется первоначальное влияние условий внешней среды на процессы обмена веществ и рост. Концентрация гормонов ауксинов, гиб-береллинов и цитокининов достигает максимума перед периодом veraison и резко уменьшается в период созревания, поэтому размер виноградной ягоды зависит от количества семян, которые она содержит.

После периода veraison гормоны этилен, абсцисик (абсцизовая кислота) и брассиностероид контролируют накопление сахаров, фенолов и кислот. После образования этилен может окисляться в растительных клетках, что, видимо, необходимо для модуляции его действия. Однако процесс окисления этого фитогормона слабо изучен.

Исследования [3] показали, что этилен ответствен за регулирование сосудистых потоков во время созревания. Кроме того, этилен способствует снижению кислотности ягоды и накоплению антоцианов. Данные [5] свидетельствуют, что этилен оказывает действие на развитие аромата.

Роль брассиностероидов в созревании винограда также установлена. Будучи гормонами роста, они контролируют рост и развитие ягоды. Брассиностероиды важны для длительного поддержания процесса растяжения.

Изменение концентрации сахаров и органических кислот в процессе созревания ягод винограда сортов Шардоне и Каберне Совиньон представлено на рис. 2. Результаты свидетельствуют, что под действием гормонов роста содержание винной кислоты возрастает на начальной стадии развития ягоды, в этот период созре-

вания винограда ее концентрация самая высокая. В отличие от этого, яблочная кислота накапливается в клетках мякоти в конце начальной фазы роста.

Вторая фаза роста виноградной грозди совпадает с началом созревания. Французское слово veraison используется для описания изменения в цвете кожицы ягоды. В этот период протекают наиболее значительные изменения в составе виноградной ягоды. Данная фаза начинается в августе и длится приблизительно 45 дней, в зависимости от условий окружающей среды. За этот период ягода удваивается в размере, концентрация многих веществ значительно снижается за счет увеличения объема. Яблочная кислота используется как источник энергии во время фазы созревания, это приводит к существенному снижению ее концентрации относительно винной кислоты, содержание которой остается постоянным.

Содержание сахара в винограде определяет конечную концентрацию алкоголя в вине. Физиологическая зрелость достигнута, когда виноград накапливает достаточное количество сахара и кислот. Сахароза образуется через фотосинтез в мезофиллах зрелых листьев и поступает во флоэму посредством симпластического или апопластического механизма [5].

Помимо роли источника энергии, сахар выполняет защитную функцию. Вместе с патогенрезистентными белками он составляет механизм защиты виноградной ягоды от действия патогенных микроорганизмов. Установлено, что увеличение содержания сахара в ягоде может быть также связано со способностью болезнетворных микроорганизмов усиливать транспорт глюкозы [3]. Согласно нашим исследованиям (рис. 2), сахар накапливается в виноградной ягоде после наступления периода veraison. Очевидно, это связано с тем, что сахароза в период созревания участвует в транспорте других химических веществ.

Таким образом, проведенные исследования позволили установить, что в начале первого периода созревания винограда накапливается максимальное количество винной кислоты, яблочная кислота в этот период расходуется на процессы дыхания и образования других химических веществ ягоды. К окончанию третьего

I I Лимонная I I Янтарная

I I Винная * Сахара

периода созревания винограда соотношение винной и яблочной кислот стремится к 2, тогда как концентрации лимонной и янтарной кислот достигают минимальных значений. Поскольку сахар является источником энергии и выступает в роли транспортера, то его концентрация достигает максимума только в конце третьего периода созревания виноградной ягоды, когда ягода сформировалась и процессы трансформации красящих, фенольных и ароматичных веществ завершились.

1. Bandell M., Lolkema J.S. The conserved C-terminus of the citrate (CitP) and malate (MleP) transporters of lactic acid bacteria is involved in substrate recocnition // Biochemistry. — 2000. — № 39. -P.13059-13067.

2. Molecular aspects of sugar transport and its regulation during grape berry ripening / A. Agasse, C. Vignault, D. Glissant et al. // Macromolecules and Secondary Metabolites of Grapevine and Wine / P. Jeandet, C. Clement, A. Conreux (Eds). — Paris: Intercept, Lavoisier, 2007. — P. 12-22.

3. Characterization of an active sucrose transporter gene expressed during the ripening of grape berry (Vitis vinifera L.) / A. Ageorges, R. Issaly, S. Picaud et al. // Plant Physiology and Biochemistry. — 2000. — 38. — P. 177-185.

4. Ethylene seems required for the berry development and ripening in grape, a non-climacteric fruit / C. Chervin, A. El-Kereamy, J.P. Roustan et al. // Plant Science. — 2004. — № 167. — P. 1301-1305.

5. Influence of ethylene on sucrose accumulation in grape berry / C. Chervin, N. Terrier, A. Ageorges et al. // Am. Jour. of Enology and Viticulture. — 2006. — № 57. — P. 511-513.

Поступила 31.01.12 г.

CHANGE OF SUGARS AND ORGANIC ACIDS CONCENTRATIONS IN PROCESS OF RIPENING GRAPE BERRIES

E.V. KUSHNEREVA, T.I. GUGUCHKINA, M.I. PANKIN, N.M. AGEEVA

North Caucasian Regional Research Institute of Horticulture and Viticulture of the Russian Academy ofAgricultural Sciences, 39, 40 Let Pobedy st., Krasnodar, 350901; fax: (861) 257-57-04, e-mail: guguchkina@mail.ru

Статья по теме:   Кечкемет кинче - виноград

The transformation of sugars, organic acids, such as tartaric and malic acid, in the process of ripening grape berries under the influence of the hormonal system of plants is investigated. It is established that at the initial stage of the grape is the accumulation of tartaric acid, while malic acid is consumed in respiratory processes. The concentration of malic acid reaches a maximum period of “veraison”, which is characterized by an increase in the size of a grape berry. The accumulation of sugars of grapes is in the final stages of its ripening.

Key words: ripening grape berries, hormonal system of plants, organic acids, sugar.

Разработка технологии кондитерских паст функционального назначения для питания детей дошкольного и школьного возраста: Дис. . канд. техн. наук (спец. 05.18.01) / Л.А. Ревина; КубГТУ. -10.06.10 г.

Обоснована и экспериментально подтверждена технология кондитерских паст, отличительной особенностью которых является обеспечение гарантированного состава микронутриентов не только в общей массе, но и в каждом единичном готовом изделии. Установлена зависимость стабильности технологического потока и качества кондитерских паст функционального назначения от удельной поверхности и равномерности распределения сырьевых компонентов в готовых изделиях. Выявлено влияние раздельного способа подготовки полуфабрикатов для производства кондитерских паст на формирование их функциональных свойств. Установлен нижний предел равномерности распределения компонентов в кондитерской массе (не менее 90%), обеспечивающий требуемое соотношение мик-

ронутриентов в каждом единичном готовом изделии. Определено влияние равномерности распределения компонентов кондитерских паст, особенно жировой фракции, на повышение показателей сохранности мик-ронутриентов в готовых изделиях в процессе хранения, что обусловливает стабильность их функциональных свойств.

Разработана и рекомендована к использованию технология производства кондитерских паст функционального назначения для дошкольного и школьного питания с поликомпонентными микронутриентными добавками, включающая производство сахаро-жирового и какао-молочно-жирового полуфабрикатов и разработку трехстадийного процесса конширования.

Экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений составил 2876 р./т готовой продукции.

Новизна технологических решений подтверждена 3 патентами РФ.

Биохимические изменения при созревании винограда

Биохимические превращения при созревании винограда

Развитие виноградных ягод

Процесс развития виноградных ягод до момента их сбора включает три периода: роста, собственно созревания и перезревания.

Период роста начинается с момента завязывания ягод. В этот период ягоды увеличиваются в объеме и массе, но остаются твердыми и зелеными. В них происходят энергичные окислительные процессы. В период роста в ягодах содержится мало сахаров (20-30 г/кг), а кислот в несколько раз больше, чем в зрелом винограде. Этот период продолжается 40-45 дней.

Период созревания начинается с размягчения ягод и продолжается до наступления их полной зрелости. Полной называется такая степень зрелости виноградной ягоды, при которой прекращается поступление питательных веществ из листьев в ягоду.

Физиологической называют степень зрелости виноградной ягоды, при которой семена уже готовы к прорастанию. Технической называют степень зрелости, при которой виноград имеет состав (кондиции), необходимый для приготовления данного типа вина. Поскольку типов вин много, мы можем говорить о нескольких видов технической зрелости: Шампанская, для красных вин, для десертных вин и др.

В период созревания происходят качественные изменения в составе ягод. Активность окислительных процессов снижается, происходит быстрое увеличение сахаристости сока, ягода становится мягкой и полупрозрачной вследствие перехода нерастворимого протопектина в растворимый пектин. Хлорофилл из кожицы ягод исчезает полностью. В кожице красных сортов винограда происходит образование красящих веществ. Виноград достигает зрелости, когда его можно собирать для производства коньяков, шампанских виноматериалов.

Период перезревания Характеризуется началом увеличения ягод, что приводит к возрастанию относительной сахаристости, то есть к повышению в ягодах концентрации сухих веществ и, прежде всего, сахаров. Абсолютное сахаронакопление может в это время остановиться и даже иметь тенденцию к снижению за счет дыхания ягод, остановившихся в росте. За счет увеличения концентрации сахаров в соке виноградных ягод может достичь 30-35 % и более.

При перезревании винограда яблочная кислота (H2C4H4O5) убывает быстрее винной, а иногда может исчезнуть вообще. Уменьшение кислотности сока связано не только с расходом кислот на дыхание, но и переходом их в соли, благодаря непрерывному поступлению через корни всасываемых вместе с водой растворенных в ней минеральных элементов. Солеобразование вызывает снижение не только титруемой, но и активной кислотности сока. В ягоде также накапливается большое количество калия, кальция, магния, а также солей фосфорной кислоты.

Из гребней исчезает крахмал, содержащийся в них в период роста и созревания. Гребни, как и семена, деревенеют, теряя воду, и приобретают коричневую окраску.

Период созревания считается завершенным, когда содержание сахаров и кислот в соке виноградных ягод становится относительно стабильным.

Значение степени зрелости винограда лежит в основе сроков его уборки для определенного типа вина.

Недозрелый виноград содержит много кислот и мало сахаров. Вина из такого винограда получаются слабо градусными, с «зеленой» кислотностью, негармоничным вкусом, с недостаточной окраской и букетом. Отсутствует сортовой аромат.

Перезрелый виноград также мало пригоден для приготовления сухих столовых вин и особенно шампанских виноматериалов. При перезревании винограда в виноградной ягоде относительное количество сахаров увеличивается, но зато снижается кислотность. Вина получаются тяжелыми, крепкими (с большим содержанием спирта) и малокислотными (плоскими во вкусе). Окраска и букет столовых вин также не выигрывают от использования перезрелого винограда. И вещества аромата, и красящие вещества при подвяливании винограда окисляются и теряют свою ценность.

Дата сбора урожая определяется направлением использования винограда. Для коньячных виноматериалов начинают уборку при сахаристости сока ягод 15-16 %, для шампанских – при 17-19 % сахаристости. Контроль за созреванием винограда (отбор пробы ягод и анализ) начинается примерно 15 августа и продолжается весь сезон виноделия по участкам и сортам винограда.

Источники:

http://wine.historic.ru/books/item/f00/s00/z0000015/st023.shtml
http://cyberleninka.ru/article/n/14054766
http://vinograd-vino.ru/sostav-vinograda-i-vina/192-biokhimicheskie-izmeneniya-pri-sozrevanii-vinograda.html

Ссылка на основную публикацию

Adblock
detector