Общие сведения о химическом составе гроздей и ягод – Основные закономерности созревания и нарастания объема ягод винограда

Основные закономерности созревания и нарастания объема ягод винограда – Общие сведения о химическом составе гроздей и ягод винограда

Содержание материала

В начальном этапе роста гроздей содержание воды в них достигает 90%- Постепенно оно непрерывно уменьшается, а содержание сухого вещества увеличивается и иногда достигает 50%. Значительная часть сухого вещества приходится на целлюлозу и гемицеллюлозу (9—15%). Дубильные вещества (танины и флобафены) составляют от 1,5 до 3,5% вместе со смолистыми веществами, которых около 1%, придают вину горький и терпкий привкус. На долю азотистых веществ приходится 1—2,5%, они не подвержены значительным изменениям во время созревания ягод.
Кислот содержится в пределах 1—2%, причем преобладает виннокислый калий (0,4—1,4%). Обычно до начала созревания ягод в гроздях нет сахаров. Затем их накапливается до 1%- К периоду полного созревания ягод их содержание опять уменьшается. Вначале преобладает глюкоза, затем появляется фруктоза, и к созреванию ягод их содержание становится одинаковым. Небольшое количество крахмала, которое имеется на начальных этапах роста и созревания ягод, полностью исчезает в фазе физиологической зрелости. На этом, как известно, основывается один из методов определения спелости винограда (Мержаниан, 1967).
Минеральных веществ (золы) в гроздях 2—3%- Основное количество их составляет калий — от 45 до 60%. Остальных элементов содержится в убывающем порядке: кальция от 12 до 17%; магния от 5 до 8, фосфора от 6,3 до 7,5, серы от 4 до 6, кремния от 3,7 до 7,2, натрия от 0,8 до 2,7, железа и алюминия от 1,1 до 1,8, хлора от 0,7 до 0,9%- Различия, которые могут быть установлены в содержании минеральных веществ.

обусловливаются не особенностями сортов, а составом почвы, на которой выращивают виноград (Manzoni, 1955).
В процессе роста и созревания ягод в их химическом составе (содержание минеральных, таниновых, красящих, пектиновых и других веществ и, особенно, в балансе кислот и сахаров) наступают значительные изменения. Они обнаруживают определенную динамику, специфичную для различных этапов роста и созревания ягод и нередко для различных сортов или групп сортов. Изучение этих изменений имеет не только познавательное, но и определенное практическое значение, так как создает основу для регулирования процесса созревания с целью получения наиболее благоприятного сочетания химических компонентов в ягодах винограда.
В ягодах винограда обнаружен значительный набор минеральных веществ. В кожице сортов Арамон и Аликант находится около 0,3% фосфора, преобладающая часть которого (75—85%) в неорганической форме. В мякоти фосфора намного меньше (0,07—0,08%), причем на неорганическую форму его приходится около 90% (Ventre, 1910). В донских сортах А. М. Фролов-Багреев и Г. Г. Агабальянц (1951) нашли намного меньше общего фосфора в кожице ягод (0,12—0,13%) и значительно больше в мякоти (0,24—0,34%).
В. А. Берг (1953), изучая минеральные элементы в виноградных суслах и винах Средней Азии, установила, что содержание фосфора в ягодах определяется не сортом, а почвенно-агротехническими условиями. Количество кальция сильно менялось в процессе созревания винограда — вначале созревания 25 мг%, а во время полной зрелости — 90—233 мг%.
Амерайн и Криус (Amerines, Gruess, 1960) приводят следующие данные о содержании минеральных веществ в све-жеотжатом соке винограда (в объемных %).-
общее количество минеральных веществ . . . 0,3—0,5
алюминий. следы—0,003
бор. следы—0,007
кальций. 0,004—0,025
хлориды. 0,001—0,010
медь. следы—0,0003
железо. следы—0,003
магний. 0,01—0,025
марганец. следы—0,0051
калий. 0,15 —0,25
фосфаты. 0,02 —0,05
рубидий. следы—0,001
кремниевая кислота. . 0,00)2—0,005
натрий. следы—0,020
сульфаты. 0,003—0,035
Содержание органических и неорганических веществ в кожице и мякоти ягод винограда неодинаково. Наиболее важные структурные вещества кожицы — целлюлоза и пентозаны.

Они в основном определяют содержание сухого вещества в ней. Количество пентозанов в процессе созревания винограда уменьшается.
В кожице имеются также кутин, дубильные (таниновые), азотистые вещества, сахара, кислоты, минеральные вещества (К, Са, Р и S) и др. Дубильных веществ в кожице 1—4%. Они — один из важнейших источников обогащения вина танинами во время брожения. В процессе созревания винограда количество дубильных веществ в кожице уменьшается (Venezia, Gentilini, 1932). Азотистых веществ 1—2%, и они тоже убывают во время созревания ягод. Сахара находятся в кожице в очень небольшом количестве и почти отсутствуют в эпидермисе и в следующих 2—3 слоях клеток. Органических кислот в начале созревания большое количество, однако постепенно их содержание уменьшается и достигает в кожице созревшего винограда 2—3%.
Хлорофилл, каротин и ксантофилл обнаруживаются только в кожице зеленых ягод. С начала созревания ягод в кожице появляются, а затем в процессе созревания накапливаются различные красящие и ароматические вещества, от которых во многом зависят окраска и букет вина.

Основные вещества в мякоти винограда — сахар и органические кислоты. Они представлены в большом количестве и подвергаются значительным изменениям в зависимости от биологических особенностей сортов, экологических факторов и методов возделывания винограда. В мякоти находятся также инозит, пентозаны и пектиновые вещества. Дубильные веще ства содержатся главным образом до начала созревания, затем их количество уменьшается и они в зрелых ягодах почти отсутствуют. Азотистые вещества находятся в небольшом количестве (0,2—1,4%), главным образом в органической форме. Неорганических веществ в золе 2—4%. Это калий — 60— 70%, фосфор — 7—16, сера — 2—11%. Натрия, магния, железа, хлора, марганца и других веществ еще меньше.

Основные закономерности созревания и нарастания объема ягод винограда

Содержание материала

Ягоды винограда — единственный орган, имеющий хозяйственное значение. Благодаря высокому содержанию сахаров и других полезных органических и минеральных веществ они очень ценны для употребления в свежем виде, промышленной переработки и получения виноградных вин и напитков. Поэтому в течение многих десятилетий изучали рост гроздей и ягод винограда, накопление в них ценных питательных веществ. На протяжении многих столетий (порой тысячелетий) и на основе массы эмпирических наблюдений вырабатывалось понятие о качестве винограда и обусловливающих его факторах. Пожалуй, нет другой сельскохозяйственной культуры, о качестве продукции которой накопилось столько сведений и к которой предъявляют такие высокие требования.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АНАТОМИЧЕСКОМ СТРОЕНИИ ГРОЗДЕЙ И ЯГОД

По своему анатомическому строению кисть грозди напоминает вначале молодой, а впоследствии и вызревший побег.
Ягода винограда состоит из эпикарпия (кожицы), мезокарпия (мякоти) и эндокарпия. Кожица представляет собой однослойный эпидермис и 10—15 слоев клеток, расположенных ниже него. Диаметр клеток эпидермиса 30—40 мк. Сверху эпндермальные клетки утолщены и кутинизированы. Толщина кутикулы специфична для отдельных видов винограда и варьирует у V. vinifera от 1,5 до 3,8 мк, V. rupestris от 4,1 до 4,6, V. berlandieri от 8,1 до 8,5, V. coriacea до 10 мк (Bonnet, 1903).
Мякоть составляет наибольшую часть ягоды. В ней 11 — 16 слоев крупных клеток паренхимного строения. Каждая клетка имеет тонкую оболочку и заполнена клеточным соком (сок винограда). Оболочки клеток мякоти не прилегают плотно одна к другой. Между ними небольшие межклеточные сообщающиеся пространства, посредством которых осуществляется газообмен с внешней средой.
В мякоти выделяют две зоны. Первая находится непосредственно под кожицей и состоит из нескольких слоев клеток (расположенных в радиальном направлении), которые достигают значительной величины — 0,3—0,4 мм в диаметре. Оболочки этих клеток очень тонкие (от 0,5 до 1 мк) и часто во время созревания ягод размягчаются. Вторая зона состоит из клеток, большая часть которых также расположена радиально. Их оболочки несколько толще и не размягчаются.
Самый внутренний слой мякоти, прилегающий к семенам,— эндокарпий. Его клетки расположены радиально.
Общее число составляющих ягоды винограда клеточных слоев от эпидермиса до эндокарпия включительно — около 25—30, точно такое же, как и у завязи. Увеличение объема ягод вызвано нарастанием элементов, а не увеличением числа их.
Исследования А. С. Мержаниана (1940) показали, что на первом этапе роста ягоды, главным образом в период от оплодотворения до достижения ягодами 2—3 мм в диаметре, деление клеток происходит в тангснтальном направлении. В дальнейшем при росте ягоды число клеток не увеличивается. Число слоев клеток мякоти остается близким к числу слоев клеток кожицы в течение всего роста ягоды.
У столовых сортов клетки 6—7 периферических слоев, которые вместе с эпидермисом составляют кожицу ягоды, во время созревания сильно увеличиваются в размере. Их оболочки имеют такую же плотность, как и у первой зоны мезокарпия, и выделяют небольшое количество сока, что обусловливает характерную мясистую консистенцию мякоти столовых сортов. Анатомические различия между кожицей и зоной мезокарпия отсутствуют, поэтому они представляют собой единое целое и кожица не выделяется.
У сортов винного назначения число клеточных слоев кожицы меньше, клетки мельче и с более толстыми оболочками, чем у клеток первой зоны мезокарпня. Вследствие этого кожица ягод винных сортов заметно отличается от мякоти и чаще всего при раздавливании ягод отделяется. Мезокарпий винных сортов состоит из значительно более крупных клеток с очень нежными оболочками, которые при созревании винограда размягчаются, поэтому в ягоде ниже кожицы сплошная жидкая масса.
Описанные особенности анатомического строения ягод столовых и винных сортов характерны для наиболее типичных представителей обеих групп. Между ними существуют все степени перехода от одной группы к другой.

Химический состав плодов и ягод

Изучение химического состава плодов и ягод

Химический состав плодов и ягод изучался рядом исследователей. Большую ценность представляют работы профессоров С. Ф. Церевитинова и Н. В. Сабурова, изучав­ших химический состав плодов и ягод и его изменения при пе­реработке. В частности, С. Ф. Церевитинову принадлежит капи­тальный труд — «Химия свежих плодов и овощей».

В состав плодов и ягод входят те же группы соединений, что и в состав винограда, но в других количествах и других соотно­шениях. В пределах одной плодовой породы (яблоки, груши, сли­вы) химический состав колеблется в широком интервале в зави­симости от сорта, степени зрелости плодов и условий культуры.

Наибольшая часть по весу у плодового и ягодного сырья приходится на воду — от 70 до 90%, в среднем 80—85%.

Углеводы (сахара). В плодах и ягодах в разных количествах встречаются глюкоза, фруктоза и сахароза (табл. 11).

В семечковых плодах (яблоки, груши) при полной зрелости преобладает фруктоза. В косточковых плодах (вишня, слива, че­решня, абрикосы, персики) преобладает глюкоза. Сахароза со­держится в некоторых сортах яблок (до 5% и несколько выше), много ее также в абрикосах, персиках, сливах. Кизил же и терн вовсе не содержат сахарозы, а соотношение между фруктозой и глюкозой в их соке равно примерно единице (как и в ви­нограде). Общее количество сахаров в различных плодах и яго­дах от 3 до 15%. Причем, ягоды отличаются от косточковых и семечковых плодов наименьшим содержанием сахарозы (от 0,13 до 0,83%), а в красной смородине сахароза и вовсе отсутствует. Количество фруктозы и глюкозы в ягодах также примерно оди­наково.

Крахмал. Многие плоды, например яблоки, груши, айва, незрелом состоянии содержат значительное количество крахмала (до 5% и выше). Особенно много крахмала в зимних сортах плодов, поэтому они способны дозревать в лежке, так как при лежке под действием фермента диастаза, содержащегося в плодах крахмал переходит в сахар. В зрелых плодах крахмала находят в количествах около 1%.

Пектиновые вещества. Пектиновых веществ во многих плодах и ягодах содержится значительное количество, гораздо больше чем в винограде. Особенно много пектина находят в яблоках и в черной смородине. Пектиновые вещества повышают вязкость сока, а поэтому затрудняют прессование плодового и ягодного сырья и осветление соков и вин. Именно поэтому в плодово-ягодном виноделии большое значение приобретает энзиматическое осветление соков и вин.

Клетчатка. Клетчатка составляет твердую основу клеток плодов и ягод, особенно кожицы и семян.

Органические кислоты. В состав сока плодов и ягод входят в основном только две кислоты — яблочная и лимонная, причем одна из них может преобладать над другой или вовсе отсутствовать. Яблочная кислота содержится почти во всех плодах и ягодах. Ее нет только в цитрусовых (лимонах, апельсинах, мандаринах) и в клюкве. Но в сливах, кизиле и терне содержится только яблочная кислота.

Таблица 11 Сахаристость и кислотность в различных видах плодово-ягодного сырья

В яблоках яблочной кислоты в 3 раза больше, чем лимонной. В ягодах же преобладает лимонная кислота. Например, в смородине ее в 47 раз, а в малине в 32 раза больше, чем яблочной.

Винная кислота в значительных количествах содержится только в винограде. В других же плодах и ягодах она либо содержится в очень незначительных количествах, либо отсутствуй вовсе.В плодах и ягодах, кроме указанных кислот, в небольших количествах еще найдены: янтарная, салициловая, бензойная (в бруснике), муравьиная (в малине) и хинная.

Общее количество кислот, содержащееся в плодах и ягодах весьма различно. Некоторые плоды, например груша, кислот содержат мало, но в кизиле, лесных яблоках (кислицах) содержание кислот очень высокое. Вообще чаще приходится иметь дело с избытком кислот, чем с их недостатком. Чтобы снизить чрезмерную кислотность сока плодов и ягод, прибегают к разбавлению сока водой или купажу с малокислотными материалами. При низкой кислотности, встречающейся очень редко, прибегают к добавлению лимонной кислоты.

При определении титруемой кислотности плодовых и ягодных вин и соков расчет ведут не на винную кислоту, как для винограда, а на яблочную или лимонную. Содержание кислот в плодовых и ягодных соках составляет от 5 до 25 граммов на литр, тогда как оптимальная кислотность для вин и соков 6—8 грамм на литр.

Уровень активной кислотности плодовых вин обусловливается яблочной кислотой, а в ягодных винах — лимонной. Они диссоциируют хуже, чем винная кислота. Поэтому титруемая кислот­ность плодовых и ягодных вин (для такого же вкусового впечат­ления, как у виноградных вин) должна быть выше, чем у виноградных. Она должна примерно составлять 7—8 грамм на литр в пересчете на яблочную кислоту.

В таблице 11 приведены пределы колебаний кислотности сока многих плодов и ягод.

Большое практическое значение для плодовых и ягодных вин, содержащих яблочную кислоту, имеет процесс яблочно-молочного брожения, связанный со снижением кислотности вина.

Азотистые вещества. В плодах и ягодах азотистых веществ содержится от 0,2 до 2,0%. Они представлены примерно теми же веществами, что и в винограде. Азотистые вещества являются пи­тательным материалом для дрожжей; при разбавлении сока водой количество их снижается и становится недостаточным, по­этому для правильного брожения в плодово-ягодные сусла обыч­но добавляют некоторые азотсодержащие вещества.

Много азотистых веществ в шелковице и смородине, мало в бруснике и чернике.

Дубильные вещества. Дубильные вещества улучшают вкус плодовых и ягодных вин, способствуют их лучшему осветлению. Однако в плодах и ягодах чаще приходится встречаться с недостатком дубильных веществ, чем с их избытком.

Много дубильных веществ содержится в кизиле, терне, айве, черной смородине, в диких яблоках и грушах. Но абрикосы, сливы, крыжовник, красная и белая смородина, черешня бедны дубильными веществами.

Красящие вещества (красные и фиолетовые пигменты). В больших количествах красные красящие вещества содержатся в вишнях, черной смородине, черной шелковице, сливах. По тка­ням плодов и ягод красящие вещества распределяются различно. Так, в вишне они заключены не только в кожице, но и в мякоти, а в сливах, черной смородине — в кожице.

Максимального содержания в плодах и ягодах красящие ве­щества, как и в виноградной грозди, достигают к моменту созре­вания.

Желтые красящие вещества плодов и ягод причисляют к каротину.

Ароматические вещества. Во многих плодах и ягодах ароматические вещества очень характерны и сильно выражены, значительно сильнее, чем у винограда (например, земляника, малина, смородина, груши Дюшес, апельсины, лимоны) Так, в кожуре апельсинов и лимонов количество ароматических веществ достигает 1—2%. Плодовым и ягодным винам ароматические вещества придают особые достоинства — тонкость и нежность букета и вкуса.

Витамины. В плодах и ягодах найдены витамины A, B1, B2, C. Витамин С содержится во всех плодах и ягодах, причем в ягоДах его находят очень большие количества, поэтому многие ягод­ные вина обладают антицинготными свойствами Особенно бога­ты витамином С шиповник, малина и черная смородина, а также плоды цитрусовых.

Минеральные вещества. Зольные элементы, входящие в состав плодов и ягод, примерно те же, что и в винограде. Они иг­рают здесь такую же большую роль — служат не только питатель­ными веществами для дрожжей, но являются и физиологически важными веществами для организма человека – участвуют в об­мене веществ, кровообращении, пищеварении и пр.

Ферменты. В плодах и ягодах найдены следующие ферменты диастаз (амилаза), оксидаза, редуктаза. Возможно присутствие и других ферментов, обусловливающих различные химические изменения в процессе созревания, хранения и обработки сырья.

Из прочих, веществ в соке многих плодов и ягод встречается шестиатомный спирт сорбит в количествах от 2 до 13 г/л. При брожении он не изменяется и целиком переходит в вино. В вино­граде сорбита нет, поэтому его присутствие в виноградных ви­нах может явиться доказательством купажа с плодово-ягодными винами.

А.В. Короткевич и Л.В. Рыков приводят соотношения сахаров и кислот в различных плодах и ягодах. Из таблицы 12 видно, что общее количество сахара почти у всех плодов и ягод редко превышает 10%.

Отношение сахаристости к кислотности сока лишь у одних груш выше, чем у винограда, а у всех остальных плодов и ягод ниже, если не считать рябины, не имеющей особого значения для виноделия.

Таблица 12 Отношение между сахаристостью и кислотностью у различных видов плодово-ягодного сырья

Источники:

http://vinograd.info/info/fiziologiya-vinograda/osnovnye-zakonomernosti-sozrevaniya-i-narastaniya-obema-yagod-vinograda-3.html
http://vinograd.info/info/fiziologiya-vinograda/osnovnye-zakonomernosti-sozrevaniya-i-narastaniya-obema-yagod-vinograda.html
http://vinograd-vino.ru/sostav-vinograda-i-vina/203-khimicheskij-sostav-plodov-i-yagod.html