COMPOZITIA CHIMICA SI BIOLOGICA A MUSTULUI DE STRUGURI

COMPOZITIA CHIMICA SI BIOLOGICA A MUSTULUI DE STRUGURI

In urma prelucrarii strugurilor in care sunt implicate operatiunile de zdrobire, desciorchinare si presare rezulta mustul de struguri. Acesta are o compozitie complexa sub raport chimic, biochimic si biologic.

Sub raport cantitativ, cel mai important constituent este apa, care ocupa proportii cuprinse intre 70 si 85 %. In ea fiind dizolvati alte multe categorii de constituenti. Urmeaza in ordine: glucidele, acizii, substantele azotate, compusii polifenolici, substantele minerale, substantele odorante, vitaminele, enzimele s.a.

1. GLUCIDELE sunt incadrate in oze si ozide. Ozele se impart in hexoze si pentoze. Dintre hexoze se mentioneaza: glucoza, fructoza si galactoza. Pentozele sunt reprezentate de xiloza, arabinoza, ramnoza si riboza.

Ozidele sunt reprezentate de: zaharoza, maltoza, xilani, arabani, glucani.

Poliozidele sunt reprezentate: xilani, arabani si glucani.

Dintre ozidele cu molecula mare in must se gasesc: substante pectice, gume, mucilagii. Heterozidele se gasesc sub forma de substante tanante si substante colorante.

Cele mai importante glucide sunt glucoza si fructoza, ele reprezentand peste 95 % din totalul acestor constituenti.

Glucoza. Este o aldohexoza numita si dextroza, intrucat, in solutie apoasa, determina o rotatie polarimetrica spre dreapta cu +52,5⁰.

Datorita functiei aldehidice de la C₁, glucoza se inscrie printre constituentii mustului si vinului in masura sa lege anumite proportii de aldehida sulfuroasa, rezultand acid glucozo-sulfuros. 

Glucoza prezinta o putere indulcitoare mai mica decat cea a zaharozei. In acest sens s-a stabilit ca gradul de dulceata al glucozei reprezinta 0,74, fata de 1 cat se considera a fi cel al zahrozei.

Glucoza din must (numita si zahar din struguri9 are un grad ridicat de fermentescibilitate, ea fiind mai usor metabolizata decat fructoza. Din glucoza, prin fermentatie, rezulta alcool etilic si CO₂ (ca produsi principali), cu eliberarea unei parti din energia acumulata prin fotosinteza si glicerol, aldehide, acizi ficsi si volatili, acetoina s.a. (ca produsi secundari).

Fructoza. Este o cetohexoza numita si levuloza, dat fiind faptul ca roteste planul luminii polarizate catre stanga cu -92,4⁰.

Puterea indulcitoare a fructozei este evident mai ridicata in comparatie cu cea a zaharozei si glucozei. Considerand gradul de dulceata al zaharozei 1 si cel al glucozei 0,74, la fructoza acesta are valoarea 1,73, reiesind ca aceasta din urma este cu mult mai dulce, pentru aceeasi unitate de masura, decat glucoza, cu care formeaza, in masura hotaratoare 'zestrea' glucidica a mustului de struguri.

Fructoza este mai greu combustionata pe cale respiratorie si mai putin fermentescibila decat glucoza. De aceea ea prezinta proportii superioare fata de glucoza, atat in strugurii supramaturati, cat si in vinurile demidulci si dulci naturale (cum sunt cele de Cotnari si Sauternes), carora le imprima o dulceata cu nuante de miere de albine.

Pentozele. Sunt dupa cum arata denumirea oze cu 5 carboni, reducatoare, dar nefermentescibile. Prezinta in must continuturi modeste, in comparatie cu hexozele. Se mentioneaza ca in vinurile albe continuturile de pentoze se situeaza intre 0,3 si 0,5 g/l, iar la cele rosii pot ajunge - in functie de tehnica presarii - pana la 2 g/l .

Pentozele din struguri si must se gasesc, in principal, sub forma combinata. In urma unor procese de hidroliza pentozele sunt insa eliberate, astfel ca in vinuri sunt prezente ca atare (arabinoza, xiloza, riboza si ramnoza).

Ozidele. Sunt constituenti ai mustului rezultati in urma unor reactii de eterificare. Daca la reactiile de eterificare participa numai molecule de oze se formeaza holozide. Cand procesul de eterificare se petrece intre moleculele de oze si alte substante rezulta heterozide.

Zaharoza, apartinatoare grupului de oligozide nereducatoare, este constituita dintr-o molecula de α D (+) glucopiranoza si una de β D (-) fructo-furanoza.

In musturile provenite din soiuri nobile (apartinand speciei Vitis vinifera) continuturile de zaharoza nu depasesc 3 g/l. La musturile de hibrizi producatori direct proportiile de zaharoza sunt mai mari, atingand valori de pana la 6 - 8 g/l.

Zaharoza nu este direct fermentescibila. Cand este adaugata in must, sub actiunea invertazei si a acizilor este scindata in glucoza si fructoza, monoglucide fermentescibile.

Poliozidele sunt substante complexe, constituite dintr-un numar considerabil de monoglucide. In mustul de struguri se gasesc poliozide omogene (formate din oze de acelasi tip) si poliozide neomogene (cand ozele componente sunt diferite).

In struguri, poliozidele omogene sunt reprezentate de: xilani si arabani (polimeri ai pentozelor) si glucani si fructani (polimeri ai hexozelor), iar poliozidele neomogene (numite si poliuronide) de substantele pective, gumele si mucilagiile.

Substantele pectice sunt prezente in must sub forma de acid pectic, pectina si protopectina.

Gumele vegetale - sunt poliuronide in componenta carora intra substantele asemanatoare pectinelor, acid glucuronic, pentoze (arabinoza si ramnoza) si hexoze (galactoza si manoza). Ele au o structura ramificata si foarte complexa Substantele mucilaginoase sunt poliuronide, structural asemanatoare cu pectinele si gumele vegetale. Nu se gasesc in musturile provenite din struguri sanatosi. Se afla insa in proportii semnificative in musturile obtinute din struguri atacati de putregaiul cenusiu.

2. ACIZII

Sunt substante cu gust acru, a caror denumire provine de la cuvantul latinesc acidus.

In mustul de struguri exista un numar important de acizi impartiti in doua categorii: acizi minerali si acizi organici.

Acizii minerali (in continuturi globale de cele mai multe ori sub 1 g/l) sunt in general substante tari, cu constanta de disocire ridicata, motiv pentru care acestia se gasesc in totalitate neutralizati (sub forma de saruri neutre ionizate). Aceste saruri pot fi: sulfati, cloruri, fosfati de potesiu, calciu, magneziu.

Acizii organici sunt combinatiile in care se afla grupa functionala carboxil (-COOH). Cunostintele privind acizii organici au inregistrat un progres considerabil catre sfarsitul secolului al XVIII-lea datorita studiilor efectuate de Scheele, care a reusit sa izoleze acidul malic, din mere; acidul oxalic, din macris; acidul citric, din lamai; acidul lactic, din lapte acru s.a. In mustul de struguri acizii organici se impart in: monobazici (monocarboxilici) si polibazici (policarboxilici). Dintre acizii monocarboxilici se metioneaza acizii: galacturonic, glucuronic, glicolic, gluconic, shikimic, chinic, ceto-2-gluconic, diceto-2,5-gluconic. Unii dintre ei sunt inexistenti, altii putand prezenta continuturi intre urme si 1000 mg.

Acizii polibazici sau policarboxilici sunt reprezentanti in mustul de struguri de acizii: tartric, malic, citric, oxalic, fumaric, mucic.

Acizii monobazici pot exista in stare libera, cand grupa functionala carboxil se afla ca atare (-COOH) sau total 'legati', cand in grupa functionala carboxil H este inlocuit cu un alt element (ex. - COOK).

SUBSTANTELE AZOTATE DIN MUST

Acest grup de substante inglobeaza toti constituentii care contin in molecula elemetul azot.

Proportiile de substante azotate din must se situeaza intre 0,2 si 1,4 g/l ca azot total. In vin aceste continuturi sunt mai mici, ele osciland intre 0,08 si 0,4 g/l la vinurile albe si intre 0,15 si 0,7 g/l la vinurile rosii.

Substantele azotate din must se gasesc sub doua forme: minerala si organica. Azotul mineral exista mai ales sub forma de saruri de amoniu: ClNH₄, SO₄(NH₄)₂, PO₄(NH₄)₃ si in proportie extrem de mica sau deloc sub forma de azotati.

Sarurile de amoniu constituie sursa principala de hrana azotata pentru levuri intrucat cationul NH₄⁺ este direct asimilat de catre levuri, constituind de fapt, hrana preferata pentru aceste microorganisme.

Azotul organic se prezinta sub mai multe forme: in continuturi foarte mici, sub forma de heterozide (amigdalina si glucozamina) si in continuturi mai mari, sub forma de protide (aminoacizi, amide, polipeptide si protide).

COMPUSII FENOLICI AI MUSTULUI

In aceasta categorie de substante se inscriu: acizii fenolici, substantele tanante, substantele colorante (pigmentii).

Acizii fenolici sunt combinatii organice care contin in molecula functii carboxil (-COOH) si oxidril (-OH) legate pe nucleu aromatic. Din aceste categorii fac parte acizii hidroxibenzoici si hidroxicinamici.

Taninurile sunt considerate a fi compusi cu functii fenolice a caror masa moleculara se situeaza intre 500 si 3000. La masa moleculara de peste 3000 taninurile nu mai precipita.

In functie de comportarea la agentii hidrolizanti, taninurile din mustul de struguri se impart in: hidrolizabile si nehidrolizabile.

Taninurile hidrolizabile sunt cele care sub actiunea acizilor tari si a enzimelor hidrolizante se descompun intr-o monoglucida (de obicei glucoza) si acizii fenolici cum sunt: acidul galic, acidul digalic, acidul elagic. In cea mai mare masura aceste taninuri provin din lemnul butoaielor sau budanelor.

Taninurile nehidrolizabile (catehinice sau condensate) nu se scindeaza nici sub actiunea acizilor si nici a enzimelor hidrolizante. Sunt derivati hidroxilati ai flavanului, motiv pentru care se cunosc si sub numele de flavanoli. Dintre flavanoli, in mustul de struguri se gasesc doua grupe importante: catechinele si leucoantocianidinele.

Catechinele sunt hidroxiderivati ai 3-flavanului. Cei mai importanti reprezentanti sunt: catechina si galocatechina.

Leucoantocianidinele sunt hidroxiderivati ai 3, 4, flavanului. Din acest grup cei mai importanti constituenti sunt: leucocianidina si leucodelfinidina. Acesti constituenti sunt incolori. Prin incalzire in mediul acid o parte se transforma in antocianidine de culoare rosie.

Substantele colorante (pigmentii)

In strugurii verzi, in faza de crestere erbacee, se gasec clorofilele A si D. Acestea dispar in timpul maturarii strugurilor, astfel ca in must si apoi in vin se gasesc flavonele sau pigmentii galbeni si antocianii sau pigmentii rosii. Acesti pigmenti se biosintetizeaza in struguri pe parcursul maturarii sau coacerii.

Flavonele sunt substante colorate in galben sau galben-brun. Acesti constituenti deriva de la flavona. Derivatii hidroxilati ai flavonei se numesc flavonoli. Dintre flavonoli mai importanti sunt constituentii numiti: Kaemferol, Quercetina, Miricetina.

Antocianii sunt heterozide colorate in rosu sau albastru, in functie de pH-ul mediului. Ei se compun dintr-un constituent fenolic care este colorantul propriu-zis numit antocianidina si din 1 sau 2 molecule de glucide (in special glucoza). Antocianidinele au in comun un schelet de tip fenil-2-benzopirilium in componenta caruia se afla un nucleu cromanic si un nucleu benzenic.

In raport cu numarul functiilor - OH grefate pe nucleul benzenic antocianidinele din strugurii negri ajunse in must apartin la doua tipuri: cianidina si delfinidina. Antocianii din must deriva de la tipul delfinidina sau delfinidol.

Substantele odorante numite inca si uleiuri eterice se gasesc in must in numar ce depasesc 250-300. Se mentioneaza ca toate soiurile prezinta o aroma specifica. Cele mai intense arome se inregistreaza in musturile de hibrizi producatori direct si in cele provenite din strugurii sortogrupului Muscat. Nuantele sunt insa diferite. In timp ce la musturile de hibrizi au un caracter foxat respingator imprimate de antranilatul de metil, la cele de tip muscat aromele evidentiaza nuante foarte placute, fiind conferite de compusii terpenici liberi sau ca precursori de arome. Printre cei mai importanti compusi terpenici se inscriu cei care se numesc: geraniol, α-terpineol, linalol, nerol, limonen. In soiurile din sortogrupul muscat proportiile de terpene se situeaza intre 0,3 si 3,5 mg/l.

Biocatalizatorii mustului de struguri, sunt factori activi provenind din struguri sau prin secretia microorganismelor specifice vinificatiei. Indiferent de origine, biocatalizatorii se impart in doua importante grupe: vitamine si enzime.

Vitaminele se gasesc in mustul de struguri in proportii insemnate. Ele confera produsului o valoare igieno-alimentara ridicata si se constituie in factori importanti de stimulare a activitatii tuturor categoriilor de microorganisme, fie folositoare, fie daunatoare.

Dintre vitaminele existente in must mai importante sunt: A, B, C, H, PP, acizii folici, colina si mezoinozitolul.

In genral vitaminele se impart in liposolubile si hidrosolubile. Dintre cele liposolubile se mentioneaza vitaminele A sau retinolii care provin din carotenii stocati in pielita boabelor de struguri. Din categoria vitaminelor hidrosolubile cele mai importante sunt: vitamina B₁ (tiamina sau aneurina), Vitamina B₂ (riboflavina), Vitamina B₆ (piridoxina), vitamina B₁₂ (cobalamina).

Dintre vitaminele cu rol deosebit pentru activitatea microorganismelor se inscriu si acidul pantotenic (Bios II A), mezoinozitolul (Bios I), vitamina H (Biotina sau Bios II B) si vitamina C (acidul ascorbic).

Enzimele sunt factori activi care biocatalizeaza toate procesele biochimice ale transformarii mustului in vin si pe cele care au loc pe parcursul pastrarii vinurilor in relatie cu microorganismele.

Enzimele au structura proteidica. Aceasta structura este fie holoproteidica, fie heteroproteidica. In cazul enzimelor cu structura holoproteidica rolul de coenzima este indeplinit de unele functii libere cum sunt: NH₂, COOH, OH, SH. Pentru enzimele cu structura heteroproteidica coenzimele sunt substante cu structura variabila, cele mai importante fiind unele vitamine (B₁, B₂ s.a).

Marele numar de enzime din must se grupeaza in 6 clase, si anume: Oxidoreductaze (Tirozinaza, Laccaza, Peroxidaza, Oxigenaza); Transferaze (Glucokinaza, Fructokinaza, Piruvatkinaza); Hidrolaze (enzime pectolitice, Tanaza, Proteazele); Liaze (Piruvatdecarboxilaza, Malatdecarboxilaza); Izomeraze (Glucozofosfatizomeraza, Triozofosfatizomeraza); Ligaze (Sulfurilaza).