Borászati kémia Kállay, Miklós

Átírás

1 Borászati kémia Kállay, Miklós

2 Borászati kémia Kállay, Miklós Publication date 21 Szerzői jog 21 Kállay Miklós

3 Tartalom ELŐSZÓ... viii 1. A SZŐLŐ ÉRÉSÉNEK BIOKÉMIÁJA A szőlőbogyó növekedése, érése, túlérése Fotoszintézis, anyagvándorlások Légzés A cukor felhalmozódása a bogyóban A szerves savak változása a szőlőbogyóban A borkősav változása Az almasav változása Ásványi anyagok beáramlása a bogyóba Fehérjeszintézis Az érettség meghatározása A szüret időpontjának megállapítása A szőlőfürt szerkezete és összetétele A kocsány szerkezete és kémiai összetétele A szőlőbogyó morfológiája A szőlőhéj összetétele A szőlőmag összetétele A bogyóhús összetétele A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Szénhidrátok Szerves savak Ásványi alkotórészek Nitrogéntartalmú anyagok Viaszok, olajok, zsírok Polifenolok, színanyagok Polifenolok A vegyületcsoport kémiája Polifenolok bioszintézise Színanyagok Antocianinok Az antocianinok bioszintézise Az antocianinok kémiai tulajdonságai Zöld és sárga színezékek A szőlő és a must aromaanyagai Vitaminok és enzimek Vitaminok Enzimek Egyéb alkotórészek A ph-érték Hamutartalom, hamualkalitás Hamutartalom Hamualkalitás (hamulúgosság) Extrakttartalom Redoxpotenciál, rh-érték AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA Az erjedés feltételei szubsztrátok, ásványi anyagok, enzimek Az alkoholos erjedés Másodlagos (szekunder) termékek keletkezése Tejsav képződése A glicerin képződése, a glicerin-piroszőlősavas erjedés Ecetsav képződése az erjedés alatt Piroszőlősavból származtatható másodlagos termékek Nitrogéntartalmú összetevők lebontása az alkoholos erjedés során Magasabb rendű alkoholok képződése Kéntartalmú aminosavak képződése iii

4 Borászati kémia 4. A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Alkoholok Cukrok Szerves savak A bor fenolos alkotórészei Az antocianin-komponensek változása Kolloidális kicsapódás Az oxidációs lebomlás mechanizmusa Kondenzációs mechanizmus Az antocianin-koncentráció változása az erjedés alatt Az antocianin-koncentráció változása a vörösborok érlelése során A vörösborok színe objektív meghatározásának lehetőségei A színindex függése a kénessav-koncentrációtól A színtónus függése a kénessavtól A színindex függése a ph-tól Nitrogéntartalmú anyagok Pektinek és poliszacharidok A bor aromaanyagai A borban előforduló íz-illatanyagok kémiai csoportosítása Jellegzetes ízhibát okozó vegyületek Ásványi anyagok Vitaminok Extrakttartalom A BOR FEJLŐDÉSÉNEK KÉMIÁJA Oxidációs-redukciós jelenségek a borokban A bor oxidációjának mechanizmusa A bor redoxrendszerei A bor tárolása, érése során képződő aromaanyagok Érési elméletek, az oxigén szerepe Különféle átalakulások a hordós érlelés és fejlődés folyamán Érés, fejlődés a palackban Kolloid jelenségek a borokban A kolloidok tulajdonságainak jelentősége és alkalmazása a borászatban A szőlő, a must és a bor kolloid anyagai Zavarosodások, kicsapódások a borban Oxidáz eredetű kiválások Borkősavas kiválások, borkő-stabilizálás Nyálkasavas kiválások Fehérjetörések, kiválások Vasas törések, kiválások Rezes törés, kiválás A vörösborok festékanyagának kiválása A. IRODALOM iv

5 Az ábrák listája 1. A szőlő évi vegetatív ciklusa A borkősav képződésének egyik lehetséges útja Borkősav szintézise szőlőben Szőlőbogyók sematikus metszetei A szénhidrátok felosztása Összefüggés a borfogyasztás és a szív-érrendszeri megbetegedésekből származó halálozás között Fenolos vegyületek csoportosítása (Peri és Pompei alapján, 1971) A procianidin-dimerek prekurzorjainak szerkezeti képlete és térszerkezeti struktúrája A procianidin-dimerek (B-csoport) szerkezeti képlete A procianidin-trimereket (C-csoport) felépítő (+)-katechin és (-)-epikatechin molekulák elméletileg lehetséges (8-féle) kapcsolódási variációi A fontosabb procianidin-trimerek (C-csoport) szerkezeti képlete A procianidinek szintézise A procianidin-trimerek katechinből való képződésének mechanizmusa A procianidin-trimerek katechinből való képződésének mechanizmusa Procianidin-dimer Procianidin-tetramer (flavolan) es évjáratú, síkvidékről származó szőlő fürtösszetétele es évjáratú, síkvidékről származó szőlő fürtösszetétele es évjáratú, síkvidéki Kadarka fürtösszetétele procianidin szempontjából es évjáratú, síkvidéki Kadarka fürtösszetétele a procianidinok szempontjából A fenolvegyületek bioszintézisének általános vázlata (Lásztity, 1981) Főbb polifenolcsoportok kialakulásának vázlata A sikiminsav-út vázlata A sikiminsav reakcióút elágazása a korizminsavnál Transz-fahéjsav képződése L-fenilalaninból Kumársav képződése fahéjsavból Fahéjsav-származékok képződésének sémája A fenolkarbonsavak és az egyszerű fenolok képződésének sémája C3-C6-C3 váz kialakulása... 3a. A flavonoidok kialakulása... 3b. A flavánvázas származékok színtézisének útjai Flavonoidok metilezési reakciójának vázlata (Ar: aril-csoport) Az antocianidinek keletkezésének feltételezett mechanizmusa I Az antocianidinek keletkezésének feltételezett mechanizmusa II A monoterpén-alkoholok legfontosabb képviselői A szőlő és a must fontosabb terpénszármazékai Az aszkorbinsav (C-vitamin) redox-rendszere Néhány mustban található vitamin szerkezeti képlete Enzimek felosztása szerkezet szerint Enzimek felosztása funkció szerint A szőlő pektinbontó enzimei A szőlőpektin szerkezete Pektinbontó enzimek A NAD + szerkezeti képlete NAD+-NADH redoxrendszer működési sémája A TPP szerkezeti felépítése Az ATP szerkezeti képlete A Co-A szerkezeti képlete Foszforsavészterek kialakulása Triozfoszfátok képződése A piroszőlősav keletkezése Az alkoholos erjedés sematikus vázlata A glikolízis és az alkoholos erjedés kapcsolata A szénhidrát-lebontó anyagcsere (katabolizmus) és az ebből kiinduló szintézisfolyamatok (anabolizmus) kapcsolatának vázlata v

6 Borászati kémia 4. A glicerin-piroszőlősavas erjedés vázlata A glicerin-piroszőlősavas erjedés vázlata Másodlagos erjedési termékek képződési lehetőségei piroszőlősavból (Usseglio-Tomasset, 199) 9 7. Az acetaldehid, acetoin és magasabbrendű alkoholok képződése az alkoholos erjedés során Az ecetsav, glcerin, 2,3-butándiol és a kötött savak képződése az alkoholos erjedés alatt Magasabb rendű alkoholok képződése aminosavakból Magasabb rendű alkoholok képződése aminosavakból transzaminálódással Kéntartalmú aminosavak keletkezése Néhány biogén amin képződésének lehetséges útjai A hisztamin képződése hisztidinből A borokban leggyakrabban előforduló biogén aminok A szerotonin és képződése Az L-tejsav és a hisztaminkoncentráció-növekedés összefüggése Különböző bentonitok hatása a hisztamin- és a triaminkoncentrációra Különböző aktívszenek hatása a hisztamin- és a triaminkoncentrációra A Sauvignon blanc aromaanyagai A borkősav disszociációs viszonyai a borban (H 2T: borkősav; HT-: bitartarát-anion; T 2- : tartarát-anion) A borkő (KHT) oldhatósága vizes-alkoholos közegben 4 C-on A borkő (KHT) különböző állapotai hűtéssel stabilizált borban A hőmérséklet és a fajlagos vezetőképesség összefüggése A telítési hőmérséklet (Ts) és kísérleti meghatározása A hőmérséklet és a fajlagos vezetőképesség összefüggése A metaborkősav hatása a telítési hőmérséklet (T s) gradiensre Színanyagok kopolimerizációja Színanyag komplexek kialakulása vi

7 A táblázatok listája 1. Néhány szőlőfajta héjának összetétele A szőlőmust pektinanyagai (g/l-ben) (Ribéreau-Gayon és Peyneaud, 196 alapján) Néhány ásványi alkotórész a talajban és a mustban Szabad aminosavak változása az érés során Rajnai rizling szőlőbogyóban (mg/l) (Würdig, 1989) Egészséges és Botrytis-es (nemespenészes) szőlők mustjainak aminosav összetétele mg/l (Rapp, 1971) Kékszőlő-fajták átlagos bogyósúlya és antocinin-koncentrációja A mustok vitamintartalmának szélső értékei (Ferenczi, 1966) Az erjedés alatti színanyagveszteség vizsgálat Néhány frissen erjedt vörösbor mérhető antocinain koncentrációja (199) Az antocianin-koncentráció változása havonként Egy vörösbor SO 2-I összefüggése A tárolási idő és a polimerarány (p%) összefüggése Magyar borok biogén amin összetétele (Kállay, 1996) A bor vitaminjai Néhány aromakomponens relatív mennyiségének változása (μg/l) a tárolás alatt (Rapp; analízis éve: 1983) Vitispirán és TDN mennyisége (mg/l) Rizling borokban (Simpson, 1979) Különböző savak pk-értékei és állapotuk a borban A borkősav pk-értékeinek változása az alkoholfok függvényében Összetartozó K+- és borkősav-koncentrációk, amelyek nem okoznak borkőkiválást a borban A különböző borkezelések védőkolloidjainak hatása vii

8 ELŐSZÓ A Budapesti Corvinus Egyetemen és az előd intézményekben megjelentett borászati tankönyveknek már történetük van. Több mint fél évszázaddal ezelőtt 1948-ban Requinyi Géza professzor írta meg az első borászati tankönyvet. A Borászati Tanszék alapításának éves jubileumi ünnepségén, 1993-ban a tanszék első professzoráróltisztelettel emlékeztek meg egykori tanítványai és a későbbi generációkat képviselő mérnökök. Új fejezetet nyitott a Tanszék szakirodalmi életében Soós István és Scholtz Albin: Borgazdaságtan című új tankönyvének 196. évi megjelentetése. Soós István professzor és Scholtz Albin együttműködésének eredményeként a borkémia és a borászati mikrobiológia mellett a borászati technológia és technika ismeretei is méltó helyet kaptak a műben. A tudományok gyors előrehaladása és szakterületünk dinamikus fejlődése tankönyvünk rendszeres átdolgozását teszi szükségessé. Minden újabb tankönyv a korábbi könyv ismeretanyagára épül, ám azt korszerűsíti és egyben továbbfejleszti. Így volt ez Rakcsányi László professzor szerkesztésében Borászat címmel 1963-ban megjelent új tankönyv esetében is, amely számos fejezettel gazdagodott. A mű előkészítésében Rakcsányi professzoron kívül jelentős fejezetek megírásával vett részt Scholtz Albin, és több tanszéki oktató mellett két kutatóintézeti munkatárs is tagja volt a tankönyv szerzői közösségének. A Borászat átdolgozott kiadása ugyancsak Rakcsányi professzor szerkesztésében 1967-ben látott napvilágot. Szerkezeti felépítése az előzővel megegyező volt, a szerzők csak az időközben szükségessé váló tananyagkorszerűsítést végezték el. Az év ismét fordulópontot jelentett tankönyveink sorozatában. Kádár Gyula professzor szerkesztésében megjelent a Borászat teljesen átdolgozott kiadása. Rakcsányi László és Scholtz Albin már nem vehettek részt e tankönyv megírásában. Tisztelettel és hálával emlékezünk meg róluk, és korábbi nagyszerű tanítómestereinkről, Requinyi és Soós professzorokról. A Borászat átdolgozott és bővített kiadása előbbivel egyezően ismét Kádár professzor szerkesztésében jelent meg 1982-ben. Ebben, mint előző könyveinkben a borászati technológiának jut a legjelentősebb szerep és a borkészítés, a borkezelés, a palackozás logikai rendjébe ágyazódnak be a borkémiai és a borászati mikrobiológiai ismeretek. Új fejezetként kapcsolódik a technológia anyagához a borászati ökonómia. Könyvünk ötödik alkalommal változatlan címmel, de teljesen új szerkezettel és jelentős tartalmi változtatásokkal jelent meg. Ennek indokoltságát adják az előző tankönyv megjelenése óta elért új tudományos eredmények és az aközben a hazánkban bekövetkező alapvető társadalmi és gazdasági fordulat. A megalapozott tudományos eredmények kiállják az idők próbáját, de az alkalmazott műszaki tudományok példatárai szorosan összefüggenek a fennálló politikai, gazdasági, társadalmi viszonyokkal. Tankönyvünk előző kiadásai elsősorban a nagyüzemek nézőpontjából igyekeztek láttatni a szakterületet, ami akkortájt természetes volt. Ugyanakkor jól szolgálják a borászat egyetemes ügyét, mérnökeink jó felkészítését. A megváltozott tulajdonviszonyok, az ezzel összefüggésben jellemzően csökkenő üzemméret, valamint a szigorodó piaci feltételek a borászat komplex tudományágán belül bizonyos hangsúlyeltolódásokban tükröződnek. A borok finomösszetételének céltudatos alakításához, nemkülönben a borérlelés optimalizálására irányuló technológiai műveletek alkalmazásához mélyebb borkémiai ismeretek szükségesek. Ugyancsak fölértékelődött a borászati mikrobiológia is, amely az utóbbi évtizedekben új ismeretek széles skálájával gyarapodott. A borkészítés, a borkezelés, a palackborok stabilizálása mind-megannyi kényes feladatot ró a borászatra, mely feladatok eredményes megoldása a kellő mikrobiológiai alapok mellett speciális borászati mikrobiológiai felkészülést igényel. Végül de nem utolsó sorban a borászati technológiában a borminőség javítása érdekében hangsúlyosabbá kívánjuk tenni a szőlészet-borászat kapcsolatrendszerét, helyet adunk a korszerű műszaki technikának, a szervezési feladatoknak. A kapcsolódó tudományterületeket a borászati technológia vonulatára fűzzük fel. Mindezek alapos mérlegelésével arra vállalkoztunk, hogy új tankönyvünket szerkezetileg három fő fejezetre osztjuk. A borászati technológia, a borászati kémia és a borászati mikrobiológia egymástól elkülönítve, főcímek alatt jelenik meg a Borászati Tanszék specialistáinak tollából. Az Eperjesi Imre Kállay Miklós Magyar viii

9 ELŐSZÓ Ildikó által írt Borászat fő fejezeteinek anyaga egymásra épülve a kívánt logikai rendet követi, s a közöttük meglévő kölcsönös hivatkozásokkal együtt megteremtődik a tankönyv tartalmi egysége. A korlátozott terjedelem megkövetelte tőlünk a tömörítést és az újabb ismeretanyag befogadásához egyes korábbi részek elhagyását vagy erőteljes csökkentését. Utóbbinál figyelembe vettük az ajánlott irodalomként kezelhető más tankönyvek, szakkönyvek anyagát is. Az évben megjelent könyvünk iránti nagy érdeklődés legmerészebb reményeinket is fölülmúlta. Már a megjelenés évében szükségessé vált az elfogyott könyv újabb kiadása, de e példányok is gyorsan gazdára találtak. Ebben még csupán kisebb korrekciókra volt módunk. A Borászat 2. évi kiadásában már lehetővé vált egyes fejezetek átdolgozása, melyekben helyet kapott az újabb törvényes rendelkezések hegyközségi jogosítványok értelmezése mellett számos más újdonság is. A könyvet a Nemzetközi Szőlészeti és Borászati Hivatal (O.I.V.) 2-ben nívódíjban részesítette. Az újabb elismerés sem váratott sokáig magára. Úgy véljük, hogy tankönyvíró tanárok számára aligha lehet örömtelibb érzés, mint amikor művük igazi sikerkönyvnek minősül. Márpedig igen felemelő érzésben részesülhettünk a 27. évi Mezőgazdasági Könyvhónap ünnepélyes megnyitóján, amikor az utánnyomásokkal addigra 1 példányban elfogyott könyvünk a Mezőgazda Kiadó legsikeresebb kiadványa rangjára emelkedett. Az élet megy tovább; szaktudományunk lendületesen fejlődik. A könyvünket igényes belföldi és külföldi szakkörök részéről ért megtisztelő elismerés további inspirációt ad az újabb feladathoz, azaz a mérnöki szintű borászati ismeretanyag aktualizált megjelenítéséhez. Tekintettel bizonyos terjedelmi bővítésre, a szerzőhármas kiadói egyetértéssel úgy döntött, hogy az eddigiekben egybekötött, de szerkezetében három fő fejezetre osztott tankönyvet tartalmi és kezelhetőségi megfontolások alapján három önálló könyvben adja ki. Reméljük, hogy a Borászat 1. (Borászati technológia), a Borászat 2. (Borászati kémia) és a Borászat 3. (Borászati mikrobiológia) trilógia az új formában és tartalommal az előzőhöz képest még nagyobb hasznára lesz hallgatóinknak, szakterületünk művelőinek, kedvelőinek. Szerzők ix

10

11 1. fejezet - A SZŐLŐ ÉRÉSÉNEK BIOKÉMIÁJA 1. A szőlőbogyó növekedése, érése, túlérése A szőlő évi vegetatív ciklusát az 1. ábra grafikusan ábrázolja. A szőlő szerveinek növekedése a zsendülésig tart, addig, amíg a szőlőbogyó kezdi változtatni a színét. Ebben az időpontban a hajtások növekedése is befejeződik. A szőlőgyümölcs érésével megkezdődik az az időszak, amikor a növény elraktározza tartalékait: a cukor felhalmozódik a bogyóban, a vesszők tartalékolják a keményítőt, fásodnak, barnulnak. A szüret után bekövetkezik a levelek lehullása, és befejeződik a vegetatív ciklus. A szőlőfürt fejlődési folyamatát négy periódusra oszthatjuk fel: a növekedés, a zsendülés, az érés és a túlérés időszakára. Ez időszak alatt alapvetően változik a fürt morfológiája és kémiai összetétele. 1. ábra - A szőlő évi vegetatív ciklusa A növekedési periódus a megtermékenyüléstől a zsendülésig tart. A fürt úgy viselkedik, mint egy klorofilltartalmú, zöld növényi szerv. A szőlőbogyó térfogata növekszik, de még erősen zöld és kemény marad. A cukor kis mennyiségben (kb. 2 g/kg) megjelenik már a bogyóban. A savtartalom növekszik, maximumát akkor éri el, amikor a bogyó zsendülni kezd. Zsendüléskor hirtelen változás megy végbe a bogyó külső megjelenésében és összetételében is. Az átalakulás mintegy két hétig, néha tovább is tart. A bogyó tovább növeli térfogatát, de már puhábbá, rugalmasabbá, átlátszóbbá válik, mivel a sejtfalak is átalakulnak. Elveszti klorofilltartalmát, és színeződni kezd, mivel flavon és antocianin pigmentek képződnek benne. A szőlőbogyóban gyorsan halmozódik a cukor, ugyanakkor a savtartalom jelentősen csökken. Már zsendülés alatt megkezdődik az érési időszak, mely a teljes beérésig tart. Ez időszak alatt a morfológiai változások csupán a kocsány szövetének fásodására szorítkoznak, míg a bogyó a vakuólumok növekedésével tovább növeli térfogatát. Kémiai szempontból azonban a bogyó összetétele teljesen megváltozik: más szervekből származó anyagok halmozódnak fel benne, és a meglévő alkotórészek is átalakulnak. A teljes érést tekintve megkülönböztetjük a szőlőmag fiziológiai érettségét és a szőlőbogyó érettségét, amelyet úgy jellemezhetünk, mint a szüret legmegfelelőbb időpontját, amikor a szőlő cukortartalma már nem növekszik többé. Mint a bogyós gyümölcsök többségénél, a két érettségi állapot a szőlőnél sem mindig esik egybe. Túlérési időszakról akkor beszélünk, amikor a szőlőt a normális érettség után is a tőkén hagyják. Ez időszak alatt a szőlőgyümölcs már gyakorlatilag semmit sem kap a növénytől, a víz elpárolgása folytán csupán koncentrálódnak az oldott anyagok, a légzés viszont folytatódik. Meg kell említeni a nemesrothadást, amikor az érés és a túlérés átalakulásaihoz még egyéb változások is hozzájárulnak a Botrytis cinerea működésének eredményeképpen. 1

12 A SZŐLŐ ÉRÉSÉNEK BIOKÉMIÁJA 1.1. Fotoszintézis, anyagvándorlások Köztudomású, hogy a klorofilltartalmú növények a nap fénysugarainak hatására a levegő szén-dioxid-tartalmát szénhidrátok és szénhidrátokból származó más szerves anyagok képzésére használják fel. 6 CO H 2O C 6H 12O 6 + 6O 2 A szén asszimilációja erősen endoterm reakció, tehát sok energiát igényelve, a sejt kloroplasztjaiban levő klorofill által elnyelt fényenergia függvénye. A napfény 6 63 nanométer hullámhosszúságú sugarai a legaktívabbak. A fotoszintézis leegyszerűsített sémája sok teljesen még ma sem tisztázott részfolyamat összesítése. Kétségtelen, hogy először a víz fotolízise következik be, amely lehetővé teszi a napsugárzás fényenergiájának tartalékolását, redukáló hidrogén formájában, amely átmenetileg közbenső redoxrendszerekhez kötődik addig, amíg felhasználódik a légkörből abszorbált szénsav redukálására. A szőlőlevelek asszimilációja legerősebb a déli órákban, de jelentős ingadozások is lehetnek. Úgy látszik, hogy az ingadozás elsősorban a hőmérséklettől függ és csak másodsorban a fényviszonyoktól. Az asszimiláció 2 C alatt erősen lecsökken, legmagasabb fokát pedig 3 C körül éri el. Gyakorlati adatok alapján egy közepes szőlőtőke a tenyészeti év alatt kb. 3 kg szénhidrátot képez. Ennek egy része a légzés során elbomlik, egy másik része felhasználódik más szerves anyagok (keményítő, cellulóz, savak, fehérje stb.) felépítésére, harmadik része felhalmozódik, főleg a bogyóban. A fehérjeszintézis az ammóniának a cukorszármazékokkal végbemenő kondenzációjával magyarázható, így keletkeznek a nitrogéntartalmú anyagok (proteidek) első molekulái. Így keletkezik pl. az oxálecetsavból az aszparaginsav: COOH-CH 2-CO-COOH + NH 3 + H 2 COOH-CH 2-CHNH 2-COOH + H 2O 1.2. Légzés Minden növényi sejt akár levélé, akár gyümölcsé, lélegzik, azaz oxigént fogyaszt és szén-dioxidot bocsát ki. Ez a gázcsere a sejt és a környezet között a sejtben lejátszódó kémiai jelenségek következménye. A glükózt mint energiahordozót tekintve, a légzés reakciósémája a következő: C 6H 12O O 2 = 6 CO H 2O, tehát éppen a fotoszintézis fordított reakciója. Ez a séma közönséges égést ábrázol, valójában azonban a tényleges reakciók rendkívül bonyolultak: lassú és folytonos energiafelszabadulásról van szó, amely normális hőmérsékleten a sejt oxidáló-redukáló enzimeinek hatására történik. Nem a szén közvetlen elégése megy végbe, a légzés lebontási folyamatai lépcsőzetesen játszódnak le nagyszámú, közbenső termék keletkezésével. A lépcsőzetes reakciók mindegyike a glükóz energiájának egy kis részét szabadítja fel. Így a sejt életének fenntartására nélkülözhetetlen energia folyamatosan rendelkezésre áll. A légzésnél tulajdonképpen a glükóz molekulájából hidrogén távozik el, nem pedig oxigén kötődik meg. Az oxigén víz alakjában megköti a molekulából a dehidrogéngázok által elvont hidrogént. Végül a szén-dioxid keletkezése és eltávozása a dekarboxilálás folyamán történik meg, a molekula egyszerűsödésével. Újabban feltételezik, hogy a növények savainak központi szerepe van a sejtlégzésben. A savak közbenső termékei a cukrok oxidációjának, és ők maguk a légzés folyamán elégnek. Az almasav pl. a glükóz oxidációjával a következőképpen keletkezik: C 6H 12O O 2 = COOH-CH 2-CHOH-COOH + 2 CO H 2O. A két reakció összege jelenti a glükóz teljes elégését. Az első reakció főleg a levelekben játszódik le, a második a gyümölcs savtartalmának csökkenését magyarázza az érés alatt. A két reakció egyidejűleg és állandóan folyik, kezdetben azonban az előbbi, az érés folyamán viszont az utóbbi jellemző. 2

13 A SZŐLŐ ÉRÉSÉNEK BIOKÉMIÁJA Bár nincs rá bizonyíték, de feltételezik, hogy a szerves savak a növényben a KREBS-ciklus szerint képződnek (2. ábra). 2. ábra - A borkősav képződésének egyik lehetséges útja Eszerint a tri- és dikarboxilsavak közbenső termékei a szénhidrátok oxidációjának. A légzés legfontosabb tényezője a hőmérséklet. Feltételezik, hogy 1 C hőmérséklet-emelkedésnél 2,-szer annyi oxigént fogyaszt a szőlő a légzéshez. Ebből következik, hogy a szőlőbogyó légzése folyamán az elbomló kémiai alkotórészek a hőmérséklettől függően változnak. 3 C körül főleg az almasav bomlik le, míg ennél magasabb hőfokon már a borkősav égése is jelentős, alacsonyabb hőmérsékleten pedig az elégő almasav mennyisége csökken, s feltételezhető, hogy főleg cukrok égnek el a légzés következtében A cukor felhalmozódása a bogyóban A gyümölcsök, így a szőlőgyümölcs is, a növény cukorfelhalmozó szervei. A virágzás után már megindul a cukor lassú beáramlása, a növekedés alatt a zöld szőlőbogyók cukortartalma csak 1 2 g/kg. A zsendülés és az érés alatt néhány hét folyamán a cukortartalom hirtelen 1-ről 2%-ra is emelkedik. A glükóz és fruktóz alakjában felhalmozódott cukor nagy része a tőke különböző részeiben raktározott cukroknak a zsendüléskor hirtelen a bogyóba való beáramlásából ered, utána pedig a levelek tartalékaiból, amelyek naponta keletkeznek a klorofillos asszimiláció eredményeképpen. A zsendülés rövid ideje (7 1 nap) alatt a szőlőnövény elsősorban fás részeinek tartalékaiból mozgósítja a cukrot és látja el vele a bogyót. Ezek a tartalékok főleg keményítőből állnak, részben pedig redukáló cukrokból és szacharózból. A keményítő állandó tartalékot alkot, egészen a levelek sárgulásáig. A redukáló cukrok mennyisége enyhe napi ingadozású, míg a szacharóz változása jelentékenyebb: képződése annál nagyobb, minél hosszabb a napos órák száma a nap folyamán. Éjjel csökken a szacharóztartalom, a más szervekbe történő vándorlás miatt. A vándorlás általában kisebb, mozgékonyabb molekulák alakjában megy végbe, így útja alatt a szacharóz is redukált cukrokká hidrolizál, és a levélnyéltől a vesszőig, a vesszőtől a kocsányig és a kocsánytól a bogyóig állandóan csökken a mennyisége. A szőlőbogyóban csak nyomokban található. Kétségtelen, hogy mind a növény cukortartalékainak mozgósítását, mind a levelek klorofillos asszimilációját az időjárási tényezők befolyásolják. A bonyolult összefüggések pontos felderítése azonban igen nehéz, részben éppen e jelenségek rendkívül komplex volta miatt, részben pedig a szőlőfajták közötti, sőt egy fajtán belül a tőkék, az egyedek közti különbségek miatt. 3

14 A SZŐLŐ ÉRÉSÉNEK BIOKÉMIÁJA A zsendülés idején azonban, mikor a cukor nagyobb mérvű beáramlása megkezdődik, a fruktóztartalom növekszik, és a glükóz/fruktóz arány (G/F) gyorsan csökken. A zsendülés vége felé a G/F arány közeledik az egyhez. Úgy tűnik, hogy a glükóz érzékenyebb a sejtlégzési folyamatokban, mint az izomérje. Meg kell jegyeznünk azt is, hogy a növényi sejtek könnyen izomerizálják a cukrokat, és átalakíthatják a glükózt fruktózzá A szerves savak változása a szőlőbogyóban A szőlőben levő savtartalom változásának ismerete igen fontos, mert jelentősen befolyásolja a leendő bor összetételét. A szőlőbogyó savtartalmát zömmel három szerves sav alkotja: a borkősav, az almasav és csekély mennyiségű citromsav. E savakon kívül igen kis mennyiségben kimutattak a zöld szőlőben egyéb savakat: oxálsavat, glikolsavat, glioxilsavat, borostyánkősavat is. A szőlőbogyó kémiai összetételére vonatkozó elemzések eredményeit kétféleképpen adhatjuk meg: vagy a bogyókból kipréselt lé egy literére, vagy pedig 1 bogyóra vonatkoztatva. Minden egyes alkotórész mennyiségének változása a bevándorlás, a lebomlás és a bogyóba érkező víz okozta hígulás következtében megy végbe. Borászati szempontból az 1 liter szőlőlére vonatkozó adatok az érdekesebbek. A másik mód viszont tanulságosabb biokémiai és gyümölcsfiziológiai szempontból, mivel azokat a változásokat jelzi, amelyek a bogyókban keletkeznek, függetlenül a víz okozta koncentrációváltozástól. Általában három tényezővel magyarázható a szőlőlé savtartalmának csökkenése az érés alatt: a bogyóba érkező víz okozta hígulással, a savak lekötődésével és légzési elégéssel, lebontással. A hígulás következtében létrejövő savkoncentráció-csökkenés érthető. A bogyó savainak lekötődése azonban a gyökerekből áramló bázisok által csak látszólagos jelenség, mivel ezek a bázisok savas sók formájában keringenek a növényben és jutnak a bogyóba. Itt tehát a kötött savak lassú felhalmozódásáról van szó, amelyeket a sejtek nem bontanak le légzésük folyamán. A szabad savak lassan felhalmozódnak, a szabad és kötött savak aránya jelentősen megváltozik a kötött savak javára az érés előrehaladásával. Az egyes éváratokban különböző mennyiségű borkősav és almasav képződik, sőt ezek aránya is különböző. Az azonban kétségtelen, hogy a bogyó növekedésekor és még a zsendülés idején is az almasav van túlsúlyban, a borkősav/almasav arány 1-nél kisebb. Az érés folyamán ez az arányszám növekszik, s érett állapotban mindig nagyobb egynél. 1.. A borkősav változása Az állandóan csökkenő mennyiségű almasavval ellentétben a borkősav mennyisége az érési időszak kezdetét és végét tekintve alig változik a szőlőbogyóban. Egyes évjáratokban azonban (az időjárási tényezőktől függően) érés közben erősebben ingadozik a borkősavtartalom. Általában a borkősav folyamatos beáramlása és lassú elégése kiegyenlíti egymást. Hosszabb meleg, száraz időszakokban viszont csökken mennyisége, míg nagyobb csapadék után emelkedik. A szőlőlére vonatkoztatott adatokat tekintve megállapítható (3. ábra), hogy a borkősavtartalom az érés folyamán me/l-ről (1, 13, g/l) 7 1-ra (,3 7, g/l) csökken. Az érés kezdetén a borkősavnak kb. 8%-a, a végén mintegy 6%-a van szabad állapotban. 3. ábra - Borkősav szintézise szőlőben 4

15 A SZŐLŐ ÉRÉSÉNEK BIOKÉMIÁJA 1.6. Az almasav változása Az almasav esetében az érés elején a bevándorlás soha nem kompenzálja e sav igen heves elégését, tehát az almasav koncentrációja mindig és erősen csökken. Később a csökkenés már lassúbb ütemű, sőt az érés végén néha az almasavtartalom enyhe emelkedése észlelhető. Ez azt mutatja, hogy a bevándorlás még akkor sem szűnt meg teljesen. Az almasav csökkenésének görbéje sem egyforma minden évben, az időjárási tényezők itt is éreztetik hatásukat, olyan értelemben, mint a borkősavnál, ha nem is olyan mértékben. Vizsgálati adatok szerint az almasavtartalom az érés folyamán 3 me/l-ről 8-ra csökken, g/lről 3,8 6, g/l-re. Az érés kezdetén az almasavnak kb. 9%-a, a végén 8 82%-a van szabad állapotban Ásványi anyagok beáramlása a bogyóba A szőlőbogyó hamutartalmának és hamualkalitásának vizsgálatakor ezek állandó emelkedését figyelhetjük meg a növekedés és érés egész ideje alatt. A gyökerek által felvett vízzel együtt folyamatosan ásványi anyagok beáramlása a bogyóba szabálytalan, mint minden vándorlási jelenség: erőteljes az érés kezdetén és nagyon gyenge az érettség idején. A kocsány, a héj és a bogyóhús hamualkalitása az érés alatt 2-3-szorosára növekszik, a szilárd részekben (kocsány, héj) nagyobb a relatív növekedés. A csapadékmennyiség és a talajnedvesség nem az egyedüli tényezője az ásványianyag-tartalom emelkedésének, mert szerepet játszik benne a hőmérséklet is. Magasabb hőfokon ugyanis nagyobb a növény párologtatása, ez viszont gyorsítja a nedvek keringését (amennyiben természetesen elegendő ehhez a talajnedvesség). A nehézfémek (vas, mangán) mennyisége is állandóan növekszik a szőlőbogyóban. Az érett szőlő levének vastartalma 2 3 mg/l. A kationokkal párhuzamosan, az ásványianion-tartalom (SO4, Cl, SiO2 és főleg PO4) is állandóan emelkedik a szőlőbogyó érése közben Fehérjeszintézis Már megfigyelték a szőlőbogyó nitrogéntartalmának növekedését az érés alatt. Kimutatták az ammóniatartalom csökkenését, illetve az amino-nitrogén változását. Érett állapotban a bogyóhús nitrogéntartalma általában kétszer, néha többször is nagyobb, mint a zsendülés idején. Az érő szőlő felhalmozza a nitrogént. Az ammóniumkation, azaz ásványi nitrogén állandóan vándorol be a bogyóba, de koncentrációja nem növekszik, sőt néha csökken, mert felhasználódik a szerves nitrogéntartalmú anyagok szintéziséhez. A fehérjeszintézis a zsendüléskor indul meg.

16 A SZŐLŐ ÉRÉSÉNEK BIOKÉMIÁJA A fehérjék felépítése a következő általános séma szerint megy végbe: ammóniumkation (NH 4) aminosavak (R-CHNH 2-COOH) polipeptidek peptonok proteinek (fehérjék) proteidek (összetett fehérjék). Az érés alatt az aminosav-tartalom állandóan növekedik a szőlőbogyóban. A zsendülés után kezdi a szőlő felépíteni az összetettebb szerves nitrogénvegyületeket, és az érés előrehaladásával a bogyóhús nitrogéntartalmú anyagai mindinkább nagyobb molekulasúlyú vegyületekből tevődnek össze. A nitrogéntartalmú anyagok vándorlása ammónium-kation, aminosavak és kismértékben polimerizált polipeptidek alakjában történik: e vegyületek kisebb molekulasúlya megkönnyíti körforgalmukat a szőlőben. Az ammóniumkation a talaj nitrátjaiból ered és kerül be a nedvkeringésbe, az amino-nitrogén és a polipeptidek pedig a levelekből. A nagyobb molekulasúlyú peptonok és proteinek magában a bogyóban épülnek fel az előbbi anyagokból. A szőlőbogyóban egyébként a bogyóhús viszonylag szegény nitrogénben: bár súlyban 7 8%-át teszi ki az egész bogyónak, a bogyó nitrogéntartalmának csak negyed-hatodrésze található a húsban, a többi a héjban és a magokban. Az egész bogyót tekintve, az érés vége felé gyakran megfigyelhető a nitrogén beáramlásának megszűnése és a meglevő nitrogén újra eloszlása a bogyóban. Mikor a magok elérik a fiziológiai érettséget, kezdik elveszteni nitrogéntartalmukat a bogyóhús javára. Így a magok nitrogéntartalmuk 1 2%-át leadják ammóniumkation formájában. Az érett szőlő levének nitrogéntartalma elég jellemző a szőlőfajtára, így pl. a Cabernet sauvignon és Sauvignon blanc szőlőfajták nitrogéntartalma nagy, míg a Semilloné és Merlot-é kevesebb Az érettség meghatározása Igen nehéz dolog szabatosan meghatározni a szőlő érettségi állapotát, mivel az érettség nem abszolút fogalom, nincs könnyen meghatározható fiziológiai határértéke. Az érettségben fokozatok vannak, s e fokozatok elérése függ a szőlőfajtától, az időjárási tényezőktől, a szőlőművelés körülményeitől. Az érettség meghatározásának fogalma elsősorban attól a céltól függ, amelyet el akarunk érni. Másfajta érettségi fokozat a követelménye a csemegeszőlőnek és ismét más a borszőlőnek. Borszőlőnél az érettség meghatározását a készítendő bor minősége, típusa dönti el. A szakemberek régóta törekednek arra, hogy az érettségi állapotot elemzési adatokkal vagy ez adatok közti viszonnyal, összefüggéssel határozzák meg. A szőlő alkotórészei között levő számos összefüggés, arány közül elsősorban a cukor:sav-arányt használják fel az érettségi állapot meghatározására mint érettségi indexet (É.I.). Ez az index azon a gyakorlati megfigyelésen alapul, hogy az érés folyamán a cukor- és a savtartalom ellenkező értelemben változik. A valóságban e szabálynak nincs fiziológiai alapja, ezért is van számos kivétel. Ez az arány nem túlságosan alkalmas különböző szőlőfajták érettségi állapotának összehasonlítására, használata mégis kényelmes és bizonyos gyakorlati értéket képvisel. Az arány kiszámításához a cukortartalmat g/l-ben, a savtartalmat szintén g/l-ben adják meg, mégpedig vagy borkősavban, vagy kénsavban kifejezve. Jól bevált módszer az érettségi index megállapítására: a sűrűség utolsó három számjegyét a titrálható savval (borkősav g/l) osztva jól kezelhető viszonyszámot kapunk a mustból készíthető borok típusára nézve. Ha: É.I. = -, akkor pezsgőalapbor készítésére ajánlott must, É.I. = 7-7, akkor gyöngyözőbor készítésére ajánlott must, É.I. = 9-1, akkor földrajzi elnevezés nélküli (régebben asztali) minőségi stb. bor készítésére ajánlott must. Pl. a must sűrűsége = 1,66; titr.sav g/l = 12, 6

17 A must tehát pezsgőalapbor készítésére ajánlható. A SZŐLŐ ÉRÉSÉNEK BIOKÉMIÁJA 1.1. A szüret időpontjának megállapítása A szüret általában túl korán kezdődik. Ennek gazdasági, technikai, lélektani okai vannak. Sokszor közrejátszik benne a félelem a kedvezőtlenre fordulható időjárástól, mert a bekövetkező tartós eső sok kárt okozhat. A szüret időpontjának megállapítása nagyon gyakran empirikus, megelégednek az ízlelés útján való becsléssel, a kocsány színének vizsgálatával, esetleg dinamométeres nyomáspróbákkal. Néha a szőlő vegetatív ciklusának tartamára alapozzák a szüretet: általában 1 nap a teljes virágzástól, vagy 4 nap a zsendülés végétől az érettségig, a szüretig. E vegetatív ciklusok több év átlagát képviselik, természetesen évenként változhatnak. Helyileg azonban elég jó tájékoztatást nyújtanak, mivel a szőlő alkalmazkodik a klímához. Franciaországban, Gironde-ban pl. a virágzás közepétől napot, a zsendülés közepétől pedig 47 2 napot számítanak az érettségig. Hangsúlyozni kell, hogy a lehető legjobb minőség eléréséhez feltétlenül meg kell várni a teljes érettséget. Mindent összevetve, a szüret helyes időpontjának megállapítására általános érvényű tanács nem adható. Egy biztos: az adott szőlőre vonatkozó rendszeres évenkénti, minél szélesebb körű vizsgálatok (cukor, sav, ph-érték, különböző indexek) és az érési folyamat figyelemmel kísérése feltétlenül biztos és jó támpontot adnak a szüret idejének megállapításához. Emellett természetesen döntő jelentősége van annak, hogy a leszüretelt szőlőből milyen típusú bort kívánnak készíteni. 2. A szőlőfürt szerkezete és összetétele A szőlőfürt két jól elkülönült részből áll, a kocsányból, amely a vázat képezi, és a tulajdonképpeni gyümölcsből, a szőlőbogyókból. A kocsány és a bogyók közötti súlyarány függ a fajtától, a szőlő érettségi és egészségi állapotától. Általában zsendüléskor a kocsány súlya a fürt össztömegének 1 2%-a, érett állapotban pedig 2 7%-a A kocsány szerkezete és kémiai összetétele A kocsány a fürt szilárd váza. Elágazásaiból nyúlnak ki a bogyónyelek, ezek tartják a bogyókat. A kocsány keresztmetszetét vizsgálva megkülönböztethetjük legkívül az epidermiszt, utána az eléggé terjedelmes kéregparenchimát és a közép felé a rostos edénynyalábokat. Kémiai összetételét tekintve a kocsány hasonló a levelekhez vagy a kacsokhoz. Cukrokban szegény, szabadsavtartalma közepes, viszont sok kötött savat tartalmaz, mert ásványi anyagokkal bőven el van látva, sejtnedvének ph-értéke magas: 4 fölötti. Különösen sok polifenolt, cserzőanyagot tartalmaz. A cukortartalom nem haladja meg a 1 g/kg-ot. A szárazanyag tartalom 23 44% között van, a hamu 4 6%, ennek fele káliumsó A szőlőbogyó morfológiája A bogyók alakja fajta szerint változik: lehet gömbölyű, ovális, tojás alakú. Színük váltakozik a világos sárgászöldtől a sötét kékesvörösig. A bogyók súlya szintén nagyon változó, 1 db ép, érett bogyó súlya 8 4 g között lehet. Az érett bogyó hirtelen térfogat-növekedését tapasztaljuk, ha hosszabb száraz periódus után nagyobb esőzés következik, ilyenkor az erős duzzadás a szőlőhéj felszakadását idézheti elő. A bogyók alakja, nagysága, színe a szőlőfajtára jellemző sajátságok, bár a fajtán kívül is sok tényező (évjárat, talaj, a növény állapota, a magok száma stb.) befolyásolhatja. Színüket tekintve a szőlők három csoportba oszthatók: fehér, vörös és fekete, bár igen sok átmeneti szín is van. A bogyók jellemző színe a zsendüléskor kezd kialakulni, maximális erősségét a teljes érettség idején éri el. Az antocianinok mennyisége egyik évről a másikra változik, ezért a borok színe az évjáratok szerint változó. A 4. ábra bal oldala egy fiatal, éretlen, jobb oldala pedig egy érett szőlőbogyó sematikus metszetét tünteti fel. 7

18 4. ábra - Szőlőbogyók sematikus metszetei A SZŐLŐ ÉRÉSÉNEK BIOKÉMIÁJA 2.3. A szőlőhéj összetétele A héj epidermiszből és néhány alatta levő sejtsorból áll, és a borászatban fontos szerepet játszik. A bor összetétele nemcsak a bogyóhústól függ, hanem a szőlő különböző részeitől, főként a héjtól is. A bogyóhéj sejtjei, amelyek kívül, közvetlenül az epidermisz alatt helyezkednek el, kisebbek, vastag falúak, érintőirányban fejlődnek, mintha össze lennének nyomva a feszülő epidermisz és a duzzadó bogyóhús között. Beljebb a héj sejtjei nagyobbak, vékonyabb falúak. A bogyó metszete mutatja, hogy nem lehet pontosan elhatárolni a héj sejtjeit a bogyóhús sejtjeitől, az átmenet fokozatos. A héj és a bogyóhús sejtjeinek falvastagságától függ a szőlőbogyó konzisztenciája. Általában a csemegeszőlőfajtáknak vékony héjú, ropogós, húsos bogyókkal kell rendelkezniük, míg a borszőlőfajták bogyói szívós héjúak, a bogyóhús pedig bőlevű. Az 1. táblázat négy szőlőfajtára adja meg érett állapotban a héjak összetételét. Az anionok összege ugyanolyan nagyságrendű a fürt különböző részeiben, nagy a különbség azonban a savak állapotát tekintve. Az érett bogyó héjában a savaknak harmad-, negyedrésze kötött állapotban van jelen, itt a ph-érték jóval nagyobb, mint a mustban. A héj csak mintegy feleannyi polifenolt tartalmaz, mint a kocsány, a vörös fajtáknak a héjban is nagyobb a polifenoltartalma a fehéreknél. 1. táblázat - Néhány szőlőfajta héjának összetétele Szőlőfajta A héj aránay (%) ph Szabad savak Kötöt savak Kationo k összege Borkősa v Almasav Citroms av Anionok összege Oldható polifeno lok (g) Sauvignon 14, 4, ,6 Sémillon 21, 4, ,4 8

19 A SZŐLŐ ÉRÉSÉNEK BIOKÉMIÁJA Cabernet sauvignon 19,6 4, ,8 Merlot 16,2 3, ,4 Az értékek me/1 g érett szőlőre vonatkoznak. A héj legjellemzőbb anyagai a sárga és vörös pigmentek, valamint az elsődleges aroma anyagok. A zöld szőlőben a még jelentős mennyiségű egyéb pigmentekből (klorofill, xantofill, karotinoidok) az érés alatt csak kevés marad meg. A sárga pigmentek (flavonok) és a vörösek (antocianinok) a zsendüléskor kezdenek megjelenni, maximumukat a teljes érettség idején érik el. A flavonok a héjban és a bogyóhúsban is megtalálhatók, az antocianinok ritka kivételtől eltekintve csak a héjban, rendszeresen az epidermisz alatti három-négy sejtsorban. Kivételesen maga a bogyóhús is lehet színes (festőszőlők, egyes amerikai, direkttermő szőlők). A legfontosabb flavon-alkotórész a kvercitrin, amely a kvercetinnek egy glükozidja (metilpentozidja), és megtalálható mind a fehér, mind a vörös szőlők epidermiszében. Ezenkívül a szőlő héjában kisebb mennyiségben más flavonszármazékok is vannak A szőlőmag összetétele A szőlőbogyónak normálisan négy magot kell tartalmaznia, amelyek a magházban lévő négy magrügyből származnak. Kivételesen több mag is lehet, általában azonban a magok száma kisebb: három, kettő vagy leginkább egy. A magok teljes hiánya fajtatulajdonság is lehet, amely előnyös a csemege- vagy a mazsolaszőlőknél. A magok fejlődése jelentősen befolyásolja a bogyó nagyságát és összetételét. Újabban kimutatták, hogy a magok számának növekedésével a must cukortartalma csökken, a savtartalom pedig nő; mintha a bogyó lassabban érne, amikor több magot tartalmaz. A bogyóhús nitrogéntartalma is csökken a magok számának növekedésével. A szőlőmagok súlya 3 %-a a bogyóénak. 1 g szőlőmag átlagos összetétele a következő: víz 2 4 g, szénhidrátok: g, olaj: 1 2 g, cserzőanyag: 4 6 g, nitrogéntartalmú anyagok: 4 7 g, ásványi anyagok: 2 4 g, zsírsavak: 1 g. A szőlőmagok gazdagok leukoantocianinokban, ezek bizonyára a legfontosabb fenolos alkotórészek. A magok kutikulájában levő egyes anyagok (cserzőanyag, nitrogéntartalmú anyagok stb.) részben beoldódnak a borkészítés folyamán, míg más, a mag belsejében levő anyagok főleg az olaj viszont rontanák a bor minőségét, ha belekerülnének a mustba. Ezért gondosan kell ügyelnünk arra, hogy elkerüljük a magok szétzúzását a feldolgozás folyamán. A mag különben sok olajat tartalmaz, oldószerekkel a maglisztből mintegy, l ipari olajat lehet kivonni 1 t szőlőre számítva. A friss magból sajtolt olaj kellemes ízű, aranysárga színű, elsőrangú étolaj és a kozmetikai ipar is szívesen használja. 2.. A bogyóhús összetétele A bogyóhús a szőlőbogyó legfontosabb része, tömegének 7 8%-át teszi ki, nagy sejtekből áll. A sejtek belsejét a sejtnedv foglalja el. A sejtek szomszédos falai nem érintkeznek teljesen, kis sejtközi járatok vannak közöttük, ezeken keresztül történik a külső környezettel szükséges gázcsere. 9

20 A SZŐLŐ ÉRÉSÉNEK BIOKÉMIÁJA A bogyóhús két részből áll: a magvakat körülvevő, belső, húsosabb sejtekből (magház), továbbá a középső és külső, lédúsabb sejtekből. Érett állapotban a bogyóhús csaknem teljesen a nagy sejtek nedvéből, a szőlőléből áll, a szilárd részek (sejtfalak, edénynyalábok) tömegükben csak,%-át teszik ki, így gyakorlatilag nincs különbség a bogyóhús és a szőlőlé, a must összetétele között. A bogyóhús tartalmazza tehát csaknem teljesen a must alkotórészeit, ezeken kívül csak a héjakból, a magokból és a kocsányokból kioldott anyagok kerülnek kis mennyiségben a mustba, bár ezek között egyesek (szín-, cserzőanyagok) fontos szerepet játszanak a borkészítésben. A bogyóhús összetételének tárgyalására nem térünk ki, hiszen a must összetételét részletesen ismertetjük. 1

21 2. fejezet - A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A szőlő sajtolásakor nyert édes, zavaros folyadék a must. A fehér szőlőfajták mustjának színe zöldessárgától aranysárgáig váltakozik, a kék szőlőké enyhén vörhenyes is lehet. A bogyókból nyert must mennyisége változó, függ a szőlőfajtától, évjárattól, az érési állapottól, az esetleges rothadástól és a feldolgozás módjától. 1 kg szőlőből 6 8 l mustot lehet kisajtolni, átlagban 7 l-t. A must sűrűsége mindig nagyobb 1-nél, s ez főleg a cukortartalomtól függ, általában 1,6 és 1,1 között ingadozik. A must csaknem kizárólag a bogyóhús sejtnedvéből áll, ezen kívül szilárd részeket (cellulózos sejtfalak, bogyófoszlányok, héjrészek) és a héjból, valamint a magból kioldott részeket tartalmaz. A zúzott szőlőből (törkölyös must) magától vagy gyenge sajtolással lefolyó must a színmust. A nyomással kapott lé a sajtolt must. A fellazított törkölyből utópréseléssel nyert folyadék az utósajtolás mustja. A mustnak általában 6%-a színmust, 3%-a sajtolt must és 1%-a utósajtolású must. A must különböző szerves és szervetlen molekulának és ionnak valódi és kolloid vizes oldata, amely ezen kívül még szuszpendált anyagokat is tartalmaz. A víz a must összes mennyiségének általában 7 88%-a. A must alkotórészeit a következőképpen csoportosíthatjuk: a) szénhidrátok monoszacharidok, diszacharidok, keményítő, pentózok, cellulóz, pentozánok, glikogén, pektinanyagok, gumik, b) szerves savak borkősav, almasav, citromsav, egyéb szerves savak, c) ásványi alkotórészek, d) nitrogéntartalmú anyagok, e) polifenolok, f) színezékek zöld és sárga színezékek, vörös színezékek, 11

22 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE g) viaszok, olajok, zsírok, h) enzimek, i) vitaminok, j) aromaanyagok, k) egyéb alkotórészek. A must jellemző értékei: ph-érték, hamutartalom, hamulúgosság (hamualkalitás), extrakttartalom, redoxpotenciál, ph-érték. 1. Szénhidrátok A must szénhidráttartalmának túlnyomó részét a redukáló cukrok: a glükóz és fruktóz teszik ki. A normálisan érett szőlőből származó must redukálócukor-tartalma 1 2 g/l. Egyes esetekben, igen jó fekvésben, speciális fajtáknál ennél több is lehet. Töppedt, aszúsodott, nemes rothadáson átment szőlőből származó must cukortartalma 4 47 g/l-t is elérhet. A szénhidrátokat az alábbiak szerint csoportosíthatjuk (. ábra).. ábra - A szénhidrátok felosztása a) Monoszacharidok D(+)-glükóz (dextróz, szőlőcukor). Tapasztalati képlete C 6H 12O 6, mivel 6 C-atomja van, hexózokhoz tartozik. Aldóz, azaz aldehidcukor, mivel lineáris szerkezeti képlete szerint egy aldehidcsoportot tartalmaz (1. képlet). 12

23 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 1. képlet Vízben oldva zárt szénláncú formává alakul át, amely piránszármazéknak tekinthető, ennek viszont két (α és β) sztereoizomerje van (2. képlet). 2. képlet Oldatban a két forma között (amelyek egymásba átalakulnak) nem áll be azonnal az egyensúly, csak egy bizonyos idő múlva, amikor [α]d = 2,. Ezt a jelenséget nevezzük mutarotációnak. A glükóz tehát a poláros fény síkját jobbra forgatja. Ugyanakkor létezik a glükóznak nemcsak pirán, hanem furán formája is, amikor az oxigénhíd nem az ötödik, hanem a negyedik C-atommal zárul (3. képlet). 13

24 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 3. képlet Természetesen a d-glükofuranóznak is két (α és β) sztereoizomer alakja van, az előbbieknek megfelelő forgatóképességekkel és egyensúllyal. A glükóz redukálja a Fehling-oldatot, miközben réz(i)-oxid válik ki. Ugyanígy redukálja egyéb fémek a platina, arany, ezüst, bizmut, higany stb. vegyületeit. Nátriumamalgámmal redukálva keletkezik belőle egy 6 vegyértékű alkohol, a szorbit: C 6H 8(OH) 61/2H 2O. Oxidálószerek hatására glükonsavvá: CH 2OH(CHOH) 4COOH és cukorsavvá: COOH(CHOH) 4COOH alakul. Az élesztő közvetlenül erjeszti a glükózt alkohollá és szén-dioxiddá. Az érett szőlőből sajtolt must glükóztartalma gyakorlatilag a fruktózzal azonos. Mennyisége a mustban tág határok között változik: 7 12 g/l, a szőlőfajtától, évjárattól, érési állapottól, esetleges rothadástól függően. D(-)-fruktóz (levulóz, gyümölcscukor). Tapasztalati képlete ugyancsak C 6H 12O 6, tehát szintén a hexózokhoz tartozik. Ketóz, azaz ketoncukor, mivel lineáris szerkezeti képlete alapján egy ketoncsoportot tartalmaz. A D(-)- fruktóz a D-glükózhoz hasonlóan oldatban pirán- és furángyűrűs, zárt szénláncú formát vesz fel, a megfelelő α és β sztereoizomerekkel (4. képlet). A D-fruktóz a poláros fény síkját balra forgatja. Optikai forgatóképessége 1%-os oldatban 2 C-on [α]d = -9, képlet 14

25 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A Fehling-oldatot ugyancsak redukálja valamivel kevésbé erősen, mint a D-glükóz, hasonlóan egyéb fémek vegyületeit is. Vízben és alkoholban könnyen oldódik. Nehezen kristályosodik vízmentes kristályokban, ezek 96 C-on olvadnak és 1 C-on elbomlanak. Nátrium-amalgámmal redukálva főként mannit: C 6H 8(OH) 6 (egy, a szorbittal izomer, hat vegyértékű alkohol) és kevés szorbit keletkezik belőle. Oxidáció hatására átalakul glikolsavvá: HOCH 2COOH és szőlősavvá: COOH(CHOH)2COOH. Higított oldata sósavas difenil-aminnal kékre színeződik. A D-fruktózt miként a D-glükózt is az élesztő közvetlenül erjeszti alkohollá és szén-dioxiddá. Az érett szőlőből sajtolt must fruktóztartalma a már említett tényezőktől függően erősen változó: 7 12 g/l. A glükóz és a fruktóz térbeli elrendeződését konfigurációját illetőleg a D-sorba tartozik. A besorolás önkényes és a D-glicerinaldehid térbeli elrendeződésén alapul (. képlet). Eszerint tehát, ha a kettes C-atomon lévő OH-csoport balra áll, L-konfigurációról (laevus latinul: balra), ha jobbra, akkor D-konfigurációról beszélünk (dexter latinul: jobbra).. képlet Minden olyan szerves molekula esetében alkalmazható a besorolás, amely a D-glicerinaldehidből a C-atomszám növelésével származtatható. Az utolsó előtti C-atomon lévő szubsztituensek térbeli elrendeződése dönti el, hogy a D- vagy az L-konfigurációról van-e szó. A monoszacharidokra (és ahogy majd látni fogjuk, a szerves savakra is) érvényes a fenti megállapítás, mivel a glicerinaldehidből elméletileg levezethetők. Az azonos konfigurációjú monoszacharidok gyakran a második C-atomon található H- és OH-csoportok helyzetében különböznek egymástól. Az ilyen vegyületek egymás epimerjei (6. képlet). 1

26 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 6. képlet Látható tehát, hogy az. C-atom elrendeződése a D-konfigurációra a 2. C-atomé pedig az epimeriára utal. A térbeli elrendeződésen túl fizikokémiai alapokkal bír az ún. fényforgatás jelensége. Eszerint bizonyos szerves molekulák a poláros fehér fény síkját jobbra vagy balra elforgatják. Ezt a tényt a konfiguráció betűjele mellett zárójelbe tett + vagy - jellel jelezzük (+: jobbra, -: balra). A fény forgatásának feltétele az ún. aszimmetrikus molekula, azaz királis (optikailag aktív) C-atom jelenléte. Az ilyen C-atom mind a négy vegyértékéhez különböző szubsztituens kapcsolódik. Jelölése a C vegyjel mellé írt csillag. A monoszacharidok 1-es C-atomján lejátszódó oxidáció az onsavakat, a 6-os C-atomon az uronsavakat, míg az 1-es és 6-os C-atomokon az ársavakat vagy cukorsavakat eredményezi. b) Diszacharidok Szacharóz (nádcukor, répacukor). Tapasztalati képlete: C 12H 22O 11. Összetett cukor, diszacharid, a glükóz és fruktóz anhidridjének fogható fel, hidrolízise a következő séma szerint megy végbe: A szacharóznak nincs sem aldehidje, sem ketoncsoportja, szerkezetét a 7. képlet mutatja. A szacharóz optikailag aktív, jobbra forgat, 2 C-on [α] D = +66,. A szacharóz glükozidnek tekinthető, amelynél aglükonként egy másik monoszacharid-molekula jelentkezik, s az éteres kapcsolódás a glükozidos hidroxil rovására valósul meg. Így nincs szabad glükozidos hidroxil, nincsenek izomerek, nincs mutarotáció, és nem rendelkezik redukáló tulajdonsággal. A glükózzal ellentétben a szacharóz alkáli lúggal melegítve nem barnul. A Fehling-oldatot sem redukálja. Az élesztők közvetlenül nem erjesztik, csak invertálás, hidrolízis után. 16

27 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 7. képlet Híg savak vagy invertáz (szacharáz) enzim hatására hidrolizál, vízkilépés mellett glükóz és fruktóz keletkezik belőle, ezek egyenlő mennyiségű elegyét nevezik invertcukornak. Ily módon a szacharóz eredeti +66, -os jobbra forgatása -2,6 -os balra forgatásba megy át, mivel a képződött fruktóz erősebben forgat balra, mint az ugyanolyan mennyiségben keletkezett glükóz jobbra. Innen kapta a reakció az invertálás elnevezést (invertare = forgatni). A szacharóz a szőlő leveleiben és zöld részeiben megtalálható, mint említettük, gyors felhasználásra szolgáló cukortartaléka a növénynek. A levéltől a gyümölcsig való vándorlása közben azonban invertálódik. Köztudomású, hogy az anyagok vándorlása általában mozgékonyabb, kisebb molekulák alakjában megy végbe. Az érett bogyóban már csak nyomokban található (1 3 g/l). Magyarországon termett szőlőkben és mustokban szacharózt nem vagy csak nyomokban mutattak ki. A mustba tett szacharóz a must savai és az élesztők invertáz enzimjei hatására a körülményektől függően többkevesebb idő alatt invertálódik, és az erjedéskor az eredeti invertcukorral együtt kierjed. A magyar bortörvény jelenleg megengedi a szacharóz mustjavításra történő felhasználását. c) Keményítő A keményítő a klorofillos asszimiláció terméke, a növény tartalék tápanyaga (levélben, vesszőben, gyökérben). Bonyolult összetételű poliszacharid, tapasztalati képlete (C 6H 1O ) n; egymással összekapcsolt D- glükózgyűrűkből áll. A kapcsolat minden két szomszédos D-glükózmolekula 1. és 4. szénatomjából való vízkiválás következtében létesül (1,4α-kötés). Gömbkristály szerkezetű, amely többezer egyes tetragonális parallelepipedon kristályocskát zár magába. Hideg vízben oldhatatlan, forró vízben szemcséi megduzzadnak és széthasadnak keményítőcsirizt képezve. Molekulasúlya 1 -től 1 -ig terjed. A Fehling-oldatot a keményítő nem redukálja. Hidrolízise egymás után leegyszerűsödő részecskéket ad. A hidrolízis enzimatikus úton amilázok segítségével vagy híg ásványi savakkal való melegítés révén megy végbe. Első terméke az oldható keményítő. Későbbi termékként a dextrin jelentkezik, amely nem kristályosodó, vízben oldható anyag, jobbra forgat, a Fehling-oldatot redukálja. Végül az amilázok hatására utolsó termékként a maltóz (malátacukor) keletkezik. A maltóznak glükózzá történő további bontása már a maltáz enzim segítségével megy végbe. A savas hidrolízis végső terméke minden esetben a glükóz. 17

28 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A keményítő cukorrá bontva vándorol a növényben, a vándorlás alatt egyes helyeken (szőlőkocsány, bogyószár) újból keményítővé alakul, a bogyóban azonban ilyen visszaalakulás már nincs, az érett bogyó keményítőt nem vagy csak nyomokban tartalmaz. d) Pentózok A pentózok öt szénatomos, egyszerű cukrok, monoszacharidok. Tapasztalati képletük: C H 1O. Vannak közöttük aldózok: CH 2OH-(CHOH) 3-CHO és ketózok: CH 2OH-(CH-OH) 2-CO-CH 2-OH. A hexózokkal ellentétben az élesztő nem erjeszti őket, a Fehling-oldatot azonban éppenúgy redukálják, mint a hexózok. A pentózok kristályosodnak, édes ízűek, híg savakkal desztillálva furfurollá alakulnak, ez aldehid jellegű, aromás illatú folyadék. A pentózok (L-arabinóz, D-arabinóz, xilóz) és metilpentózok (ramnóz) a must rendes alkotórészei,,3 1,2 g/l mennyiségben, s mivel nem erjeszthetők, a borba is bekerülnek. e) Cellulóz A cellulóz: (C 6H 1O ) n 1,4β-kötésű glükózpolimer, más anyagokkal (pl. lignin) együtt a növényi sejtfal alapanyaga. Ásványi savakkal hosszan tartó főzés közben elcukrosodik, végső termékként D-glükózt ad. Közbenső termék a cellobióz: C 12H 22O 11. Feltételezik, hogy a cellulóz cellobióz típus szerint felépített glükózgyökök észter alakú vegyületéből áll. Molekulasúlya és 3 között van. Közönséges oldószerekben (savak, lúgok) nem oldódik. A mustba került szilárd anyagok (bogyófoszlányok, sejtfalak) mindig tartalmaznak kevés cellulózt. A cellulózhoz közel álló szénhidrátok, a hemicellulózok, szintén tartalék tápanyagok a növényi sejtek falában. A hemicellulózok a cellulóztól eltérően 1%-os nátronlúgban oldhatók. Idetartoznak a pentozánok, a hexozánok, a növényi enyvek és a pektinanyagok. f) Pentozánok A pentozánok a hemicellulózokhoz tartoznak. Tapasztalati képletük (C H 8O 4) n. Híg savakkal melegítve hidrolizálnak, vízfelvétellel pentózzá alakulnak: Az így keletkező pentózok: L-arabinóz, L-xilóz, D-ribóz. A must pentozántartalma,2,%. g) Glikogén A glikogén ún. állati keményítő: (C 6H 1O ) n. A sejtekben rakódik le. A mustnak nem alkotórésze. Mint az élesztők sejtjeiben levő tartalék tápanyagnak van jelentősége: az élesztősejt 1 2% glikogént tartalmaz. A friss mustban még igen kevés élesztősejt van, így a must glikogéntartalma elhanyagolható. h) Pektinanyagok, gumik A szőlőbogyó cellulóz-pektines membránjaiból származó pektinanyagok a tiszta pektin és egyéb anyagok (gumi, pentozánok, arabánok, poliszacharidok) keverékei. A tiszta pektin lényegében galakturonsavanhidridekből felépített poligalakturonsavnak metil-alkohollal részben észterezett származéka. Különböző mértékben polimerizált, nagy molekulasúlyú láncokat alkot. A galakturonsav aldehidsav, a galaktózból a glükózzal sztereoizomer oxidációval képződik. A pektin molekulalánca 1,4-glükozidos kötésű galakturonsav tagokból áll (8. képlet). 18

29 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 8. képlet A pektinben a karboxilcsoportok mintegy 7%-a metilalkohollal észterezett. A poligalakturonsav-láncot pektinsavnak nevezik. A pektin szerkezeti felépítése a következő (9. képlet). 9. képlet A kísérő anyagok közül a gumik polimerizált cukoranhidridek. A szőlő gumianyagai általában arabánok (az arabinóz anhidridje), néha galaktánok. A pektin nem kristályosodik, vizes oldataiból alkohollal kicsapható. Igen kitűnő kocsonyásító-, sűrűsítőanyag, éppen hosszú molekulás, láncszerű felépítésénél fogva. Nem teljesen tisztázott kérdés még, hogy a pektint kísérő anyagok csak keveréket alkotnak-e a pektinnel vagy részben beépülnek molekulájukba. A pektin enzimhatásra lebomlik, a pektin-metil-észteráz az észteres kötéseket, a poligalakturonáz a glükozidos kötéseket bontja (lásd enzimek). A szőlő pektinanyagban viszonylag szegény gyümölcs, kg-onként 1 3 g pektint tartalmaz. Általában több a kísérő gumi- és egyéb anyag, mint a tiszta pektin. Néhány mustminta adatát a 2. táblázaton tüntetjük fel. A pektinanyagok a szőlőt nehezen préselhetővé, a mustot nehezen szűrhetővé teszik, mert a kolloidzavarosodásokat stabilizálják. 2. táblázat - A szőlőmust pektinanyagai (g/l-ben) (Ribéreau-Gayon és Peyneaud, 196 alapján) 19

30 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Megnevezés Pekti n- anyag ok Pektinsav szaba d észtere zett Tiszt a pekti n Gumik, egyéb kísérőany agok Tisztasági index 1 x pektin pektinany ag Észterezet tségi index Merlot 1 3,1,3,3,33 2, Merlot 2 1,6,7,7,82, Cabernet sauvignon 1 Cabernet sauvignon 2 4,43,14,4,9 3, ,22,9,36,4, Sémillon,84,7,42,49, Szerves savak A mustban levő szerves savak lényegében a borkő, almasav és a citromsav. Az egyéb szerves savak mennyisége (3 4%-a az összes szerves savnak) gyakorlatilag jelentéktelen. Ezt többszáz sav-bázis egyensúly vizsgálati eredményei is igazolják. Glikolsav és glicerinsav, továbbá igen kevés mennyiségű oxálsav is van a szőlőben és a mustban, kristályos kalciumsója formájában. Nyomokban még több más szerves savat is kimutattak a mustban, ezek azonban nem játszanak lényeges szerepet a must és a bor életében. Még a citromsav mennyisége sem teszi ki az összes savak 2%-át. Így tehát, ha a must savasságáról beszélünk, ezen lényegileg a borkő- és almasavtartalmat értjük. A szerves savak molekulái a mustban részint szabad, részint pedig kötött vagy félig kötött (kétbázisú savak: borkősav, almasav esetében) állapotban vannak jelen. A kötött és félig kötött savakban a savas karboxilgyök hidrogénjét alkálifémek (K, Na), alkáliföldfémek (Ca, Mg) és NH 4+ -kation helyettesítik. A must savanyú ízét a szabad és félig kötött savak okozzák (szabad savtartalom). A savasságot ismert töménységű lúgoldatokkal való közömbösítéssel, titrálással határozzuk meg. Az íly módon meghatározott értéket nevezzük titrálható savtartalomnak vagy összes szabad savtartalomnak, és valamilyen savra számítva vagy pedig milliekvivalensekben fejezzük ki. Előző esetben megállapodás dolga, hogy milyen savra számítva adjuk meg, hiszen a mustban, mint láttuk, két szerves sav van jelentős mennyiségben. Hazánkban és a legtöbb országban borkősavra számítva adják meg a titrálható savtartalmat, Franciaországban pedig kénsavra számítva. A borkősav grammokban számított értékét 1 l mustra vonatkoztatva nevezik nálunk sav -nek vagy promillnek. Célszerűbb a titrálható sav mennyiségét milliekvivalens/l-ben (me/l) kifejezni. Ez a kifejezés azt jelenti, hogy 1 l must közömbösítéséhez hány ml normál lúg szükséges. Egy ml normál lúg ugyanis megfelel egy ezredegyenértéksúlynyi, azaz egy milliekvivalensnyi mennyiségnek. A mustok titrálható savtartalma tág határok között változik, a fajtától, termőhelytől, az időjárási viszonyoktól, a szüret időpontjától függően. Hazánkban 4 1 g/l ( 2 me/l) között van a mustok savtartalma, kivételes esetekben még magasabb is lehet. Az me/l koncentrációt könnyen megkaphatjuk az alábbi átszámítást alkalmazva: ahol: 7 a borkősav egyenértéksúlya. 2

31 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE a) Borkősav A borkősav (acidum-tartaricum) dioxi-borostyánkősavnak fogható fel, képlete: COOH-CHOH-CHOH-COOH Kétbázisú oxisav, két asszimetrikus szénatomja van. Felépítésének szimmetrikussága következtében azonban 2 2 = 4 helyett csak két optikailag aktív izomér alakja van: a jobbra forgató L-borkősav és a balra forgató D- borkősav, ezen kívül egy optikailag inaktív alakja, a mezo-borkősav. Ez viszont nem azonos a szintén inaktív D+L-borkősavval (szőlősav), amely racém forma. A három forma szerkezeti képlete a következő (1. képlet): 1. képlet A szőlőben és a mustban L(+)-borkősav van, amely színtelen, szagtalan, monoklin prizmákban kristályosodik, vízben és alkoholban könnyen oldódik. Erősen savanyú ízű, C-on olvad. Megtalálható a szőlő minden részében, a szőlő jellegzetes sava. Legállandóbb és legerősebb a szőlő szerves savai közül. A szüret időpontjára rendszerint túlsúlyba kerül az almasavval szemben. A mustban jelentős része kötött állapotban van. A mustok borkősavtartalma 4 8 g/l. Az összes borkősavtartalom 4 %-a kötött. Sói közül borászati szempontból fontos félig kötött káliumsója, a borkő (kálium-hidrogén-tartarát) és a kötött, semleges kalciumsója. A borkő vízben kevéssé oldható, még kevésbé alkoholtartalmú folyadékokban, mint pl. a bor. 2 C-on 1 rész víz, rész borkövet old, míg 1 rész 1,%-os alkoholos oldat csak,3 részt. Még nehezebben oldható a borkősavas kalcium. E két sójának csekély oldhatósága következtében, erjedéskor a képződő alkohol hatására rendszerint kiválás megy végbe, csökken az összes borkősav mennyisége. A borkősavas sók kiválása természetesen elsősorban nem az összes borkősav, hanem a kötött borkősav mennyiségétől függ. b) Almasav Az almasav (acidum-malicum) képlete szerint mono-oxi-borostyánkősav: COOH-CHOH-CH 2-COOH Kétbázisú oxisav egy asszimetrikus szénatomja van, két optikailag aktív izomérje: D-almasav és L-almasav, valamint egy inaktív racém formája, amely a jobbra és balra forgató alak egyenlő arányú keverékéből áll. A szőlőben és a mustban az L(-)-almasav fordul elő, a forgatóképesség azonban a töménységgel csökken, és 34%- osnál töményebb oldata már jobbra forgat. Az almasav szétfolyó tűkristályokat képez, amelyek kellemesen savas ízűek, vízben és alkoholban jól oldódnak. 1 C körül olvad, melegítve maleinsav (COOH CH=CH COOH) keletkezik. Savanyú és közömbös sókat képez, savanyú sói nehezebben oldódnak, mint a közömbösek. Az almasav a növényvilágban nagyon elterjedt, sok gyümölcsben megtalálható. A szőlőnek is minden része tartalmazza. A must almasavtartalma erősen változó, az almasavtartalom végső kialakulása erősen függ az időjárási viszonyoktól. Mennyisége 2 7 g/l között ingadozik. A mustban levő almasavnak kb. 2%-a kötött. 21

32 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE c) Citromsav A citromsav (acidum-citricum) képlete (11. képlet): 11. képlet Hárombázisú oxisav. Nagy, színtelen, rombikus kristályokat alkot, vízben és alkoholban jól oldódik. Kalciumés báriumsói nehezen oldhatók. Optikailag inaktív. A szőlőnek és mustnak kis mennyiségben rendes alkotórésze. A must általában,1, g/l citromsavat tartalmaz. d) Egyéb szerves savak A mustban levő egyéb szerves savak közül glikolsav és glicerinsav mutatható ki. Nemesrothadáson átment szőlőből származó mustban mindig van glükonsav, egészen 2 g/l-ig. Glükuronsav is található ilyen mustokban 1 mg/l mennyiségben. Kis mennyiségű galakturonsav, valamint igen csekély mennyiségű oxálsav is kimutatható. Az egyéb, még kisebb mennyiségen vagy nyomokban (1 2 mg/l) előforduló szerves savak: fumársav, 2-hidroxiglutársav, malonsav. Technológiai szempontból jelentős a Botrytis cinerea hatására képződő, de nem általa szintetizált nyálkasav, amely a galakturonsav oxidációs terméke. Koncentrációja akár 2 g/l is lehet. A kalciummal tűs kristályokat képezve válik ki (12. képlet). 22

33 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 12. képlet 3. Ásványi alkotórészek A szőlő és a must ásványi anyagai a talajból felvett oldott, éghetetlen szervetlen kationok és anionok. Mint minden növényi termék, a szőlő is nagyszámú ásványi anyagot tartalmaz. Az elemzések mutatják, hogy ezek az anyagok lényegileg a következő elemekből állnak: P, S, K, Na, Ca, Mg, Si, Fe, Mn. Ezenkívül egyéb, igen kis mennyiségben jelenlevő elemek (F, Cl, J, Al, B, Ti, Rb, Mo) is fontos szerepet játszanak a szőlő életében, és a mustba is bekerülhetnek, a szállítóedény-rendszeren a növény minden részébe eljutnak, így a szőlőbogyóba és a mustba is. Az áványi anyagok főleg a szőlő szilárd részeiben helyezkednek el, a héjban, a magokban, a bogyóhús sejtjeinek cellulóz pektines falaiban. Maga a szőlőlé, a must aránylag szegény ásványi anyagokban. A szőlőnövény ásványianyag-felvétele függ: az időjárástól, a talajtípustól, a tápanyaellátásától, a fajtától, az érettségi állapottól. A legfontosabb és mennyiségben is legjelentősebb ásványi anyagok a szőlőben: a) kationok: kálium, magnézium, kalcium, nátrium. b) anionok: karbonát, foszfát, 23

34 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE szulfát, klorid. Fontos, de kis mennyiségben előforduló ásványi anyagok: a) ppm.koncentrációban: vas, bór, szilícium, mangán, cink, réz. b) nyomokban: alumínium, ólom, kadmium, fluor, szelén. Néhány ásványi alkotórész előfrodulását a 3. táblázat mutatja. 3. táblázat - Néhány ásványi alkotórész a talajban és a mustban Elem Must (ppm) Talaj (ppm) Átlagérték (must, ppm) Átlagérték (talaj, ppm) Foszfor 1,9 -,3 1, - 7 4,4 18,6 Alumínium,6 -,2 1,2-2,9 18,12 Réz,92 -,99, - 2,38 68,34 Vas,98-2,1, - 14,69 34,4 Mangán,32-1, 3, - 9,39 19,3 Ólom,41 -,41-7,19,9 Bór,61-1,3-34,7 2,63 Nikkel -,7-3,2,4,61 A tőkék vízhiánya esetén (száraz évjárat) az ásványianyag-felvétel gyakran kisebb, mint esősebb évjáratban. Fontos a nyári időszak hőösszege, hiszen a megfelelő talajnedvességet feltételezve, a párolgás a növényi nedvkeringést szabályozza. 24

35 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A legfontosabb anyagok viselkedése a szőlőben, illetve mustban: Kálium (K) Nagy mennyiségben veszi fel a növény, mert fontos szerepe van a transzportfolyamatok szabályozásában (sejtmembrán-sejtplazma). Befolyásolja a sejten belüli reakciók lejátszódását. Az érés folyamán a tartalék tápanyag betárolásához átjárhatóbb sejtfalak kellenek, amit a kálium befolyásol. Hidegebb évjáratokban alacsonyabb a káliumkoncentráció. Erősebb szárazság esetén kevesebb a kálium. A bogyóhéjban van a legtöbb kálium, ezért a cefrefeltárásos technológiák magasabb (mustokban 1 2 mg/l) koncentrációt eredményeznek. Kalcium (Ca) Leginkább a szőlőnövény fás- és levélrészeiben fordul elő, legkevesebb a mustban található. Az érés folyamán csökken a mennyisége, mustokban 4 16 mg/l. A nitrogéntápanyag-ellátás nem befolyásolja a kalciumtartalmat. Magnézium (Mg) Legnagyobb mennyiségben a levélben, legkevésbé a fás részekben található. A mustban 16 mg/l között van. Az érés folyamán a mennyisége csökken. Nátrium (Na) A mustban általában kevés van (1 2 mg/l). A szőlőnövény alig veszi fel. Az érés alatt a koncentrációja nem változik jelentősen. Nyomelemek Fontos szerepük lehet a termőhely évjárat- és fajtaazonosításában is. Taxonómiai vizsgálatokkal 9 elemből (Na, K, Rb, Cs, Cr, Fe, Ca, Zu, Ag) lehetséges azonos talajról származó borokat azonosítani. Alumínium (Al) Főleg nem tisztított mustokban 3 mg/l is lehet, míg az ülepített mustban csak 1 mg/l koncentrációjú. Ólom (Pb) Elsősorban autóutak, autópályák közelében a kipufogógáztól,1,3 ppm koncentrációban, főleg a bogyóhéjon tapad meg, innen kerül a mustba, de a seprővel nagy része eltávolítható. Bór (B) Koncentrációja,3 26,1 mg/l (H 3BO 3-ban kifejezve), az érés során a cukorral párhuzamosan, sőt azt meghaladóan nő a mennyisége. A talaj bórtartalma erősen befolyásolja a szőlő bórtartalmát. Kadmium (Cd) 3,4 4,3 μg/l között található a mustban. Elsősorban a komposzttal erősebben trágyázott talajokból származnak magasabb értékek vagy olyan talajokból, ahol környezeti szennyeződés miatt kerül kadmium a természetbe. Vas (Fe) Primer módon a gyökéren keresztül jut a szőlőbe, mustba max. 4 mg/l koncentrációban. A szekunder módon (technológiai úton) bejutott vas sokkal nagyobb jelentőségű a bor stabilitásában játszott szerepe miatt. Fluor (F) Koncentrációja,,4 mg/l között a szőlőkben, nagyobb mennyiségek csak környezetszennyezés révén dúsulnak fel. Kobalt (Co) 2

36 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Biológiailag fontos elem,,2 3, ppm a talajokban, szőlőben, mg/l alatti a mennyisége. Réz (Cu) Az egyik fontos növekedési faktor a szőlőnövényben a bór, a mangán, a cink és a molibdén mellett, megoszlása a növényi részekben igen különböző: bogyó:, 1, ppm, héj: 6, 9, ppm, törköly:, 14, ppm, mag:, 1, ppm, kocsány: 1, 14, ppm, must:,2 4, ppm. Réztartalmú permetezőszerből kerülhet még a mustba. Mangán (Mn) Leginkább a szőlőlevélben és a kocsányban fordul elő, mustban,4 2, ppm koncentrációjú. A talaj és az évjárat erősen befolyásolja a koncentrációt. Esős évjáratban inkább a bogyóban tárolja át a növény a mangánt. Molibdén (Mo) Esszenciális nyomelem, a flavin enzimek alkotója (pl. nitrát reduktáz). Mustban 2 3 μg/l található, amelynek az erjedés alatt kb. 7%-a elfogy. Szelén (Se) Legfeljebb 6 ppm-ig található a talajban, mustban,1 1, μg/l koncentrációjú. Cink (Zn) Mennyisége 1 3 mg/l a mustban. Komposzttal kerül a talajba, ahonnan a növény felveszi. Foszfor (P) Az érési állapottól függően 1-ról 2 mg/l (P 2O )-re nő 1 mustfok-emelkedés hatására. 4. Nitrogéntartalmú anyagok A must számos fontos nitrogéntartalmú anyagot tartalmaz. Az összes nitrogéntartalom,2 és 2, g/l között ingadozik. A nitrogéntartalmú anyagok a must cukormentes extraktjának 2 2%-át is kitehetik. A nitrogéntartalmú anyagok részben szervetlen, részben szerves formában vannak jelen. A szervetlen nitrogén az ammónium-kation (NH 4+ ). A must nitrogéntartarlmú szerves anyagai a következőképpen csoportosíthatók. Amidovegyületek. Jellemző rájuk az amidocsoport: R-CONH 2. Idetartozó vegyületek pl. az aszparagin (az aszparaginsav monoamidja) és a glutamin (a glutaminsav amidja). Aminosavak (NH 2-R-COOH). Molekulasúlyuk nem haladja meg a 2-at. A növényi és állati szervezet nélkülözhetetlen alkotórészei, a fehérjék, aminosavakból tevődnek össze, hidrolizálva aminosav-komponensekre bomlanak. Az aminosav-molekula egy vagy több COOH- és NH 2-csoportot tartalmaz. Az aminosavak amfolitek (amfoter elektrolitok), savakkal és bázisokkal sókat képeznek. A monoaminosavak kémhatása közömbös, a diaminosavak lúgosak, a dikarbonsavak savanyúak. Optikailag mind aktívak (kivéve a glikokollt) és L- konfigurációjúak. A mustokban legnagyobb mennyiségben az arginin, a prolin, a treonin, a glutaminsav, a glutamin, a szerin és az alanin fordul elő, ezek alkotják a mustok aminosav-tartalmának kb. 8%-át. Ezeken kívül kisebb-nagyobb mennyiségben még 1 aminosavat határoztak meg (4. táblázat). 26

37 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 4. táblázat - A szőlőben megtalálható fontosabb aminosavak Polipeptidek. Többé-kevésbé polimerizált aminosavak, a fehérjelebontás kisebb mólsúlyú termékei. Peptonok és albumózok (propeptonok). A fehérjelebontás nagy molekulasúlyú termékei. Molekulasúlyuk néhány ezer, így a fehérjéknél könnyebben diffundálnak. Ammon-szulfáttal kicsaphatók, de melegítésre nem koagulálnak. Fehérjék (proteinek). Különböző aminosavakból felépített, nagy molekulájú anyagok. Hidrolízisüknél aminosavak keletkeznek. Szerkezetükben az egyik aminosav aminocsoportja a másik karboxiljával kapcsolódik. Ez az ún. peptidkötés. Két molekula aminosavból dipeptid, többől polipeptid, még többől pepton, albumóz, sok molekulából fehérje lesz. Molekulasúlyuk 1 fölött van, eléri a kolloid méretet, így minden fehérje kolloid oldatot ad. A fehérjék nem határozott, egységes vegyületek, hanem egymáshoz közel álló tulajdonságú fehérjék keverékei. A legtöbb fehérje színtelen, amorf. Vízben oldódnak, optikailag aktívak, a poláros fény síkját leginkább balra forgatják. Amfoter jellegűek. Savakat és lúgokat meghatározott súlyarány szerint kötnek meg. Oldataikból kicsaphatók: 1. semleges sók (MgSO 4, Na 2SO 4, NaCl) tömény oldatával, 2. alkohollal, 3. nehézfémsók (Hg-, Pb-, Cu-sók) híg oldatával, 4. melegítéssel,. savakkal (cc HNO 3, csersav, pikrinsav, foszfor-wolframsav stb.) 27

38 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A szervetlennitrogén-tartalom elsősorban a talaj nitrátjaiból kerül a bogyóba, azonban ott nem tud felhalmozódni, mert a szervesnitrogén-tartalmú anyagok szintéziséhez használódik fel. A bogyóban a fehérjeszintézis a zsendüléskor indul meg. A növényen belül a nitrogéntartalmú anyagok vándorlása általában a kisebb molekulatömegű vegyületek (pl. aminonitrogén-tartalmúak, polipeptidek, szervetlennitrogén-tartalmú vegyületek) formájában történik.. táblázat - Szabad aminosavak változása az érés során Rajnai rizling szőlőbogyóban (mg/l) (Würdig, 1989) Szüreti időpont Aminosavak Aszparaginsav Treonin Szerin Aszparagin Glutaminsav Glutamin Prolin Glycin Alanin α-aminovajsav Valin Metionin Izoleucin Leucin Tyrosin Fenilalanin γ-aminovajsav Ornitin Lizin 3 1 Hisztidin

39 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Arginin Összesen A fehérjeszintézis a bogyóban zajlik, azonban nem egyenlő arányban oszlik meg a bogyó alkotórészei között. Megfigyelték, hogy a fehérjeszintézis alatt a nitrogéntartalom elsősorban a héjban és a magokban koncentrálódik. Az érés végére azonban megszűnik a nitrogén-utánpótlás, leáll a fehérjeszintézis, és a meglévő nitrogén újraelosztását tapasztalták. A magok nitrogéntartalma csökken, a bogyóhúsé növekszik. Íly módon kialakul a szőlő fehérjetartalma, amelyet oldható és oldhatatlan szőlőfehérjére osztanak. A szüret után, a mustban (és ez lesz jellemző a borra is) már csak az ún. oldható szőlőfehérje formát lehet kimutatni. Ezek a fehérjevegyületek elsősorban az albumin és a könnyen oldható globulin típusú növényi fehérjékhez sorolhatók. Az érés során a szőlőfajtától és az évjárattól függően az aminosavak száma és koncentrációja növekszik (. táblázat). A szabad aminosavak gyarapodásával párhuzamosan emelkedik a szőlőlében a fehérjék mennyisége is. Csapadékszegény, igen meleg években a zavarosságot okozó és a fajtára jellemző ún. oldható szőlőfehérje mennyisége erősen megnő, mivel a szárazság megzavarja a növény anyagcsere-folyamatait. Jó évjáratokban viszont kevesebb nitrogéntartalmú anyag képződik. Ennek megfelelően száraz és meleg években a fehérjetörésre való hajlam nagyobb. Az alacsony savtartalom elősegíti a fehérjetörést, mert ilyenkor a ph a szőlő fehérjék izoelektromos pontja felé tolódik el, ahol a fehérje kicsapódik, így a zavarosodás veszélye fokozottan fennáll. Meghatározó jelentőségű a Botrytis-fertőzés a szőlő aminosav-tartalmára nézve (6.táblázat). A fertőzés általában csökkenéshez vezet. 6. táblázat - Egészséges és Botrytis-es (nemespenészes) szőlők mustjainak aminosav összetétele mg/l (Rapp, 1971) Aminosav Rajnai rizling egészsége s nemespen észes Rizlingszilváni egészsége s nemespen észes Hisztidin Lizin Arginin Ammónia Aszparaginsav Treonin Szerin Glutaminsav Prolin Glycin Alanin Valin

40 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Metionin Izoleucin Leucin Tirozin Fenilalanin Összes aminosav Különbség %-ban (egészséges=1) 76,3 1,6 A szőlőbogyó különböző sejtrétegeiben nem egyforma a nitrogéntartalmú vegyületek eloszlása: a présmust nitrogéntartalma általában nagyobb. Az aminosav-összetétel függ: szőlőfajtától, tápanyag-ellátottságtól (N-trágyázás!), érettségi állapottól, klimatikus viszonyoktól, egészségi állapottól (Botrytis!). Növekvő érettségi foktól függően az aminosavak összmennyisége nő, de az egyes savak arányai változnak (l. 6. táblázat). Borászati szempontból igen fontosak a fehérjék és részben az albumózok, mert egy részük a borokban hőhatásra kicsapódhat, zavarosodást, kiválásokat okozhat. Igen fontosak az aminosavak is, mivel lényeges anyagai az élesztők nitrogén-asszimilációjának, ugyanakkor prekurzorai a magasabb rendű alkoholoknak.. Viaszok, olajok, zsírok A szőlő héját vékony viaszréteg fedi, ez adja a szőlőbogyó bársonyos jellegét és különleges színét, ez teszi nem nedvesedővé, és védi a bogyót a felületére jutott élesztőktől, baktériumoktól. A viaszréteg (hamvasság) mikroszkópon tekintve párhuzamos, görbült pálcika alakú lerakódásokból áll, a héj nedves súlyának 1,%-át teszi ki. A szőlő viaszrétegének összetétele megegyezik a növényi viaszok jellegzetes összetételével, elszappanosítása után zsírsavak és viaszalkoholok mutathatók ki. A zsírsavak palmitinsavnak (C 1H 31COOH) és cerotinsavnak (C 2H 1COOH) bizonyultak, a viaszalkoholok: cetil-alkohol (C 16H 33OH) és miricil-alkohol (C 31H 63OH). A szőlő viaszanyagát vitin -nek nevezték el, a feldolgozásnál a mustba is bekerülhet. A szőlőmag olajtartalma jelentékeny, a légszáraz magnak 1 2%-a. Túlnyomórészt a linolsav, oleinsav, palmitinsav, sztearinsav és valószínűleg a linolensav gliceridjeiből áll. Félig száradó olaj, tisztítva szagtalan, zöldessárga színű, kellemes ízű, étkezési célokra alkalmas. A mustba olaj csak a magok szétzúzásakor kerülhet. A mustba nagyon kevés zsír mutatható ki:,1 g/l. A borokban már több van, mivel az élesztők szárazanyagának 7%-a zsiradék, ennek egy része az elhalt élesztőkből a borba kerülhet. A mustban és a borban levő zsírt elszappanosítva olajsavat (C 17H 33COOH) és mirisztinsavat (C 13H 27COOH) mutattak ki. A viaszréteg kétharmad részét kitevő oleinsav (13. képlet) szerkezete a szterolokra hasonlít, amelyek néhány hosszú szénláncú zsírsavval együtt erjedésaktivátorok. 3

41 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 13. képlet 6. Polifenolok, színanyagok Borászati szempontból az egyik leglényegesebb vegyületcsoport. Oxidációra való hajlamuk miatt a barnulással járó és más, különböző kiválások okozói, másrészt jelenlétük különösen vörösborok esetében feltétlenül szükséges a borjelleg kialakításában. A polifenol elnevezés a fenolos OH-csoportok számára utal. Az oxidációra való hajlam a következő kémiai reakcióval szemléltethető (14. képlet). 31

42 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 14. képlet 6.1. Polifenolok A vegyületcsoport kémiája A szőlő, illetve a must polifenol vegyületeit kémiai, valamint a borban észlelt tulajdonságaik alapján lehet csoportosítani. Ez utóbbi szerint négy csoportot különböztetünk meg: flavonok, fenolsavak, antocianinok, tanninok. Az inkább kémiai szemléletet tükröző csoportosítás szerint lehetnek: a) nem flavonoid-fenolok, mint: hidroxi-benzoesav és származékai, hidroxi-fahéjsav és származékai, egyéb nem flavonoid fenolok (pl. rezveratrol), b) flavonoid fenolok, mint katechinek (3-flavanol), leukoantocianinok (3,4-flavandiolok), antocianinok, flavonok és flavonolok, 32

43 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE c) tanninok. a) Nem flavonoid-fenolok A nem flavonoid-fenolok vagy egyszerű fenolok (fenolsavak) majdnem kizárólag a bogyóhúsban találhatók, főleg észter típusú vegyületek formájában. A szőlő és a bor hat benzoesav- és három fahéjsav-származékot tartalmaz (1. képlet). 1. képlet Benzoesav-származékok: R = R = H: p-hidroxi-benzoesav, R = OH, R = H: protokatechusav, R = OCH 3, R = H: vanillinsav, R = R = OCH 3: veratrumsav, R = H: szalicilsav, R = OH gencizinsav. 33

44 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Fahéjsav-származékok: R = H: p-kumársav, R = OH: kávésav, R = OCH 3: ferulasav. Feltételezhető, hogy a borban előforduló benzoesav-származékok az antocianinok lebomlásának termékei, ami szerint a floroglucin mellett keletkezhet pl. a peonidinből vanillinsav, a cianidinből protokatechusav, a delfinidinből galluszsav. A fahéjsav származékok szabad állapotban, valamint az antocianinokkal alkotott vegyületek (acilezett antocianinok) formájában találhatók meg. A nem flavonoid-fenolok érzékszervi jellemzője a kevésbé összehúzó íz. Különböző kezelésekkel mennyiségük csak kismértékben csökkenthető. Az egyéb nem flavonoidok közül említést érdemel a rezveratrol, amely a stilbének családjába tartozó, fenolos vegyület (16. képlet). 16. képlet Az alapváz kémiai elnevezése α,β-difenil-etilén. Érdekessége, hogy a polifenol típusú vegyületekre jellemző fenolos-hidroxilcsoporttal rendelkezik. Két geometriai izomerje van. A természetben előforduló transzstilbénben a fenilcsoportok átlósan helyezkednek el, s így távolabb vannak egymástól. A cisz-izomer (izostilben) labilis, mivel a fenilcsoportok azonos oldalon helyzkednek el (szterikus gátlás). A szőlőbogyóban az érés során elsősorban a héjszerkezetben halmozódnak fel, de kimutathatók a magrészekből is. Ebből következik, hogy a borok rezveratroltartalma elsősorban az alkalmazott szőlőfeldolgozási technológia függvénye. Meghatározó jelentőségű tehát a cefreáztatás időtartama és hőmérséklete, a szén-dioxid-maceráció, a pektinbontó enzimkezelés, a hiperoxidáció alkalmazása, valamint a lékinyerés présnyomásának nagysága. Francia és olasz kutatók mérési eredményei alapján a vörösborokban meghatározott koncentrációk (átlagérték: 2,24 mg/dm 3, szélsőértékek:,44 4,71 mg/dm 3 ) magasabbak, mint a fehérborokban. A kutatási eredmények megállapításai szerint a resveratrol élettani hatása kettős. A publikációk kiemelik, hogy mint növényi védőanyag, igen fontos szerepet tölt be a szőlő patogén kórokozókkal (gombás fertőzések) szembeni természetes védekező mechanizmusában (növényi immunanyag). Hangsúlyozzák kedvező gyógyszertani hatását is, amely a szív- és érrendszeri betegségek elleni védőhatásban nyilvánul meg. 34

45 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A szőlő és a bor rezveratroltartalmával kapcsolatos publikációk zöme az 198 utáni időszakra esik. CREASY és COFFEE (1988) vizsgálatai szerint a rezveratrol elsősorban a szőlőhéjban halmozódik fel. JEANDET et al. (1991) a transz-rezveratrol-koncentráció változását vizsgálta a szőlő érése során. A transz-rezveratrolnak mint növényi védőanyagnak a jelentősége többek között LANGCAKE és PRYCE (1976, 1977), DRECKS és CREASY (1989), STEIN és HOOS (1984) és STEIN és BLAICH (198) közleményei hívják fel a figyelmet. Kiemelik a stilbének védőhatását, amelyet mint természetes immunanyagok fejtenek ki a szőlőnövény gombás fertőzések elleni védekező mechanizmusában. SIEGNEUR et al. (199) publikációja a rezveratrol gyógyszertani hatását emeli ki, amely a szív- és érrendszeri megbetegedések elleni védőhatásban nyilvánul meg, s a vér HDL-koleszterinszintjének normalizálásán alapszik. MATTIVI és NICOLINI (1993) a borkészítési technológiák hatását vizsgálta a borok rezveratrol tartalmára. Megállapította, hogy a vörösborok átlagosan 2,24 mg/dm 3 transz-rezveratrolt tartalmaznak, ami egy nagyságrenddel magasabb, mint a fehérborok hasonló koncentrációja. A rezveratrol dimer-származékairól (ε-viniferin) LANGCAKE és PRYCE (1977), a trimerekről (α-viniferin) PRYCE és LANGCAKE (1977), a tetramerekről (γ-viniferin) MATTIVI és REINIERO (1992) publikációi számolnak be. Hazai vizsgálataink alapján megállapítható, hogy a szőlőbogyó héjában található transz-rezveratrol glükozid formában (a cukorrész tulajdonképpen glükuronsav) van, melyet piceidnek nevezünk (az angolszász irodalomban polidatin), melyből az alkoholos erjedés során az élesztő β-glükozidáz enzimaktivitása szabadítja fel a transz-rezveratrolt. A botritiszes szőlőkben annak ellenére nem lehetett transz-rezvaratrolt kimutatni, hogy a stilbének koncentrációnövekedése a szakirodalom szerint válaszreakció kellene, hogy legyen a fertőzés -re. A hazai Borrégiók esetében a transz-rezveratrol mennyiségéről az alábbi trend állapítható meg: Villány és Sopron tartalmazott figyelemreméltó mennyiségeket. Fajták esetében a trasz-rezveratrolt tekintve a sorrend: Merlot, Kékfrankos, Pinot Noir, melyek a legnagyobb mennyiségben tartalmaztak transz-rezveratrolt. b) Flavonoid-fenolok (nem tannin-flavonoidok) SINGLETON és ESAU (1969) vizsgálatai és kutatása szerint a bor fenolos anyagainak változása illetve az ezzel összefüggő barnulási hajlam és egyéb érzékszervi elváltozások a flavonoidok mennyiségére vezethető vissza. Így pl. a keserű, összehúzó íz is a flavonoid koncentrációtól függ. Ebbe a csoportba tartoznak a katechin, leukoantocianin és az antocianin monomerek. Ezek a monomer molekulák a procianidinek építőköveinek tekinthetők, hiszen belőlük épülnek fel a különböző polimerizációs fokú származékok. Az alapvegyületeknek rendkívül sok típusa ismeretes, amelyek a különböző gyűrűkön előforduló hidroxilcsoportok számában és elhelyezkedésében, valamint ez utóbbiak metilálásában térhetnek el egymástól. A variációk számát növeli az a lehetőség, hogy a flavonoidok rendszerint glükozidjaik alakjában fordulnak elő. A cukorrészek leggyakrabban az aglükonok 3-as, -ös és 7-es szénatomján lévő hidroxilcsoportok hidrogénjének cukorral vagy acilezett cukrokkal való helyettesítése révén kapcsolódnak. Az így létrejövő C-Ocukor, illetve C-O-acilezett cukor kötésekkel számtalan mono-, di- és poliglükozid-származék alakulhat ki. A kapcsolódó cukrok lehetnek monozidok (általában glükóz, galaktóz, ramnóz és arabinóz), biozidok (az előző monozidok és a xilóz koncentrációjából keletkeznek) és triozidok is. Az acilezett cukrok acil részei elsősorban fenol-karbonsavak (p-kumársav, kávésav, ferulasav). A flavonoidok általános kémiai tulajdonsága, hogy könnyen oxidálhatók és jó fémmegkötő képességgel rendelkeznek, valamint könnyen reagálnak fehérjékkel és egyéb polimerekkel (pl. poliszacharidok). Redukálóképességük az alapváz telítetlenségére, illetve a különböző helyzetű és számú hidroxilcsoportok oxidációs-redukciós mechanizmusára vezethető vissza. Antioxidáns hatásukat indirekt módon is kifejthetik úgy, hogy az oxidációt katalizáló fémionokat (nehézfémek) kelátkomplex képződése közben megkötik. Jellemző kémiai tulajdonságuk továbbá a kondenzációs reakciókra való hajlam, tehát a polimerizációs képesség. 3

46 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Farmakológiai hatásuk a vér- és hajszálerek áteresztő képességének és törékenységének csökkentésében nyilvánul meg, ezért a gyógyászatban sikeresen alkalmazzák a kapillárvezérléssel kapcsolatos betegségek (retina- és vesevérzések stb.) gyógyításában. A szőlő kiemelkedően gazdag flavonoid vegyületekben. Katechinek (3-flavanolok). A vegyületek alapváza a 2-fenil-kromán (flavan)-váz. Vízoldhatók, hidrolízissel nem bonthatók le, tehát nem észter jellegűek, ezért kondenzált tanninoknak vagy flobatanninoknak nevezzük őket (17. képlet). 17. képlet R = OH, R = H: katechin, R = R = OH: gallokatechin. A katechinek tehát flavanol-3 alapvázú vegyületek. Kémiai neve,7,3 4-tetrahidroxi-flavanol-3. Összegképlete: C 1H 14O 6. Két aszimmetriacentrummal rendelkezik. A szőlőben de más gyümölcsökben is csak a (+)-katechin és sztereoizomerje, a (-)-epikatechin fordul elő. Térbeli szerkezetüket nézve a (+)-katechinben a két aszimmetriacentrumhoz kapcsolódó hidroxil- és dihidroxifenil-csoport transzhelyzetű, míg az (-)-epikatechinben ciszhelyzetű. A (+)-katechin vizes oldata melegítéskor (+)-epikatechinné izomerizálódik. Ez utóbbi vegyület monomer formában fordul elő a szőlőben, de a procianidin B-csoport egyes dimer-katechinjeinek alkotórésze is. A katechin származékai közül kisebb jelentőségű a (+)-gallokatechin és ennek sztereoizomerje az (-)-epigallokatechin, amelyek az alapvegyület galluszsav észterei. A bor P-vitamin-aktivitása a katechin-koncentráció növekedésével egyenes arányban nő, az öregedéssel viszont csökken. A fejlődésben lévő borokban egyszerű katechinek, gallokatechinek, valamint azoknak molekulárisan és kolloidálisan diszpergált átalakulási termékei találhatók. Leukoantocianinok (3,4-flavandiolok). A leukoantocianinok a flavandiol-3,4 alapváz hidroxilezett származékai, színtelen vegyületek (18. képlet). 36

47 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 18. képlet R = OH, R = H: leukoantocianidin, R = R = OH: leukodelfinidin, R = R = OCH 3: leukomalvidin, R = OCH 3, R = OH: leukopetunidin, R = OCH 3, R = H: leukopeonidin, R = R = H: leukopelargonidin. Alkoholos sósavval melegítve antocianin-kloriddá alakulnak, amely vörös színű vegyület (ezen alapul meghatározási módszerük is) (19. képlet). Kísérletek alapján bizonyított, hogy az antocianinok bioszintézise a leukoantocianinokon keresztül történik. A szintelen leukoantocianinok dehidrogénezés révén flavonszármazékokká alakulnak át, majd ezekből dehidratálás és az ezt követő diszproporcionálódás útján antocianidinek és katechinek jönnek létre, íly módon proantocianinoknak is tekinthetők. 19. képlet Borkémiai szempontból jelentőségüket a következők mutatják. 37

48 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE BATE-SMITH és SWAIN (1963) vizsgálatai szerint a leukoantocianidin és kondenzációs terméke, a tannoid, alkotják a borcserző anyag, az önotannin legnagyobb részét. Fontos szerepet játszanak a bor derítésénél, mert a zselatint kicsapják. Befolyásolják az érzékszervi tulajdonságokat, összehúzó ízük a polimerizációs fok függvénye. Szerepet játszanak a bor P-vitamin-aktivitásában, valamint az óborok színének kialakulásában. GLORIES (1976) eredményei azt mutatják, hogy az öregedés során a tanninok polimerizációs foka nő. A leukoantocianinokból képződő leukoantocianidinek a redoxfolyamatokban mint köztes oxidánsok szerepelnek, és mint antioxidánsok hatnak, megvédve a borokat az oxigén káros hatásától. Mennyiségük borokban 2 g/l körüli, a vörösborokban fordulnak elő nagyobb koncentrációban. A flavonoidok főleg a héjban, a kocsányban és a magban találhatók, elsősorban monomer állapotban, esetleg dimer vagy trimer formában. ( 7 Dalton közepes molekulatömeg.) Innen jutnak tehát a mustba, illetve a borba, ahol a már említett problémákat okozhatják. A modern szőlőfeldolgozási technológiák lehetővé teszik a flavonoid-fenolok koncentrációjának fehérboroknál alacsony (<2 mg/l összes polifenol), illetve vörösboroknál megfelelő szinten tartását. c) Tanninok Hidrolizálható tanninok. A fenolkarbonsavak egymással vagy cukrokkal alkotott, észterszerű tulajdonságokkal rendelkező vegyületei. Fajtái közül a legismertebbek a galluszsav, a digalluszsav amely két molekula galluszsavból vízkilépéssel képződik, az ellágsav és a penta-galloil-glükóz, ami 1 molekula glükóz és molekula digalluszsav észtere. Ismertek még egyéb különféle mértékben és módon galloilezett -glükóz származékok is. Közös tulajdonságuk, hogy a szőlőben nem, de a borokból kimutathatók. Részben a tölgyfa hordókból, illetve a derítések során használt borászati csersavkészítményekből oldódnak a borba. Nem hidrolizálható tanninok (procianidinek, kondenzált tanninok, tannin-flavonoidok). Ebbe a csoportba tartoznak a monomer-flavonoidok kondenzációs reakciók által képzett, különböző polimerizációs fokú és molekulasúlyú polimer vegyületei. Egyaránt megtalálhatók közöttük a kis kondenzációs fokú és molekulatömegű dimer, trimer, tetramer stb. vegyületek, amelyek vízben jól oldódnak és a cserzőanyagokra jellemző tulajdonságokat (összehúzó, fanyar íz, fehérjék kicsapása) hordoznak. Nagy polimerizációs fokú és molekulatömegű származékait flobaféneknek nevezik. Ezek jellemzői a vízben való rossz, alkoholban és lúgos közegben való jó oldhatóság. A fenolos hidroxilcsoportok nagy száma miatt könnyen oxidálódnak, aminek eredményeképpen kinoidális szerkezetű és oxidált formájú vörös, illetve sötétbarna színű polimerszármazékok keletkeznek. A tanninok gátolják az enzimek működését, mivel denaturálják azok fehérjerészét (apoenzim). Ez az oka annak, hogy a must enzimaktivitása gyorsan csökken, a boroké pedig csekély. Ahhoz, hogy a tanninok stabil fehérjekomplexet képezzenek, viszonylag nagy molekulamérettel kell rendelkezniük, mert csak így képesek a szükséges kötésszámot kialakítani, ha azonban a molekula túlságosan nagy, térbelileg gátolt a komplex kialakulása. Az optimális molekulatömeg 3 Dalton. Procianidinek. A tannintípusú polifenolok 2 6 egységből álló oligomerjei. A szőlő fenolos vegyületei és minőségi összetételük meghatározó jelentőségűek a borminőség szempontjából. Fontos szerepet játszanak a stabilitásban és az érzékszervi tulajdonságok (szín, íz) alakulásában. Bizonyítást nyert, hogy a szőlő fenolos vegyületei közül a procianidinek prekurzorai, a monomer katechinek határozzák meg döntően a színintenzitást, és árnyalatot, továbbá felelősek fehérborok esetében az oxidációs folyamatok hatására bekövetkező színmélyülésért is. Komoly szerepet játszanak a bor tisztaságában, stabilitásában, s okozói lehetnek a kellemetlen, összehúzó, fanyar ízérzetnek is. A szőlő fenolos vegyületei különböző mennyiségi és minőségi összetételben találhatók meg az egyes fürtrészekben. A bortechnológiai szempontból fontos szerepet játszó procianidinek és ezek prekurzorai a (+)-katechin és a (-)-epikatechin elsősorban a héj-, a mag- és a kocsányrészekben fordulnak elő, míg az egyszerű fenolok (kávésav, p-kumársav, ferulasav, klorogénsav stb.) legnagyobb koncenrációban a bogyóhúsban (lében) találhatók. A borok fenolösszetétele tehát elsősorban az alkalmazott szőlőfeldolgozási- és borkészítési technológia függvénye. 38

49 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A szőlő fenolos vegyületei jelentős élettani hatásúak. A régebbi irodalmi utalások elsősorban a baktericidhatást, illetve a P-vitamin-aktivitást emelik ki. Napjaink kutatásai (elsősorban francia és olasz kutatók tudományos közleményei) beszámolnak a procianidinek és a rezveratrol szív- és érrendszeri betegségek elleni védőhatásáról. Ezek szerint a vérben gyorsítják a koleszterin kiürülését, valamint stabilizálják az érfalak rugalmasságát biztosító rostokat, megakadályozva ezzel az érszűkület, illetve a szívinfarktus kialakulását (6. ábra). 6. ábra - Összefüggés a borfogyasztás és a szív-érrendszeri megbetegedésekből származó halálozás között PERI és POMPEI (1971) csoportosítása szerint a procianidinek a tannin-fenolok vagy más néven kondenzált tanninok csoportjába sorolhatók (7. ábra). 7. ábra - Fenolos vegyületek csoportosítása (Peri és Pompei alapján, 1971) 39

50 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A procianidinek tulajdonképpen a (+)-katechin és a (-)-epikatechin egymással kondenzációs reakciók során képzett oligomer származékai. Polimerizációs fokuk a dimerektől a hexamer állapotig változik. A procianidinek prekurzorainak térbeli szerkezetét a 8. ábrán mutatjuk be. A (+)-katechinben a két aszimmetria centrumhoz kapcsolódó hidroxil-fenil-csoport transz-helyzetű, míg az (-)-epikatechinben cisz-helyzetű. 8. ábra - A procianidin-dimerek prekurzorjainak szerkezeti képlete és térszerkezeti struktúrája 4

51 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A procianidin B-csoportot alkotó, dimer komponensek szerkezetét, valamint az ezeket alkotó monomer katechineket, illetve ezek kapcsolódási helyét a 9. ábra mutatja. 9. ábra - A procianidin-dimerek (B-csoport) szerkezeti képlete 41

52 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A procianidin trimereket (C-csoport) alkotó katechin-sztereoizomerek (+)-katechin és (-)epikatechin lehetséges kapcsolódásait toluol-tiol reagens alkalmazásával állapították meg a procianidin-frakciók savas hidrolízise utáni származékképzéssel és kromatográfiás végpontjelzéssel. A lehetséges típusok szerkezeti képleteit szemléltető séma szerint az alábbi kapcsolódási variációk (8 féle) lehetségesek (1.ábra). Néhány trimer szerkezeti képletét a 11. ábra mutatja. 1. ábra - A procianidin-trimereket (C-csoport) felépítő (+)-katechin és (-)-epikatechin molekulák elméletileg lehetséges (8-féle) kapcsolódási variációi 11. ábra - A fontosabb procianidin-trimerek (C-csoport) szerkezeti képlete 42

53 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A procianidinek bioszintézise tehát a kiindulási vegyület minősége szerint két úton történhet: 1. A kiindulási vegyület monomer katechin, illetve ennek valamilyen származéka, amely először heterociklusos hidrolitos hasadást szenved. A reakció második lépcsőjében ezt követi egy másik molekula katechinnel lejátszódó kondenzációs reakciója, amelynek végterméke a procianidin-dimer molekula. Analóg módon képződik a trimer, tetramer, pentamer stb. származéka is (12. és 13.ábra). 12. ábra - A procianidinek szintézise 43

54 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 13. ábra - A procianidin-trimerek katechinből való képződésének mechanizmusa 44

55 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 2. Képződhetnek leukoantocianidinekből kiindulva is, a következő átalakulási séma szerint (14. ábra). Az első lépésben a leukoantocianidin 3-keto-flavan-származékká dehidratálódik, majd az ezt követő diszproporcionálódás után antocianidinek és katechinek keletkeznek. Ez utóbbiakból az előzőekben ismertetett mechanizmus szerint kondenzációs reakció során procianidinek keletkeznek. 13. ábra - A procianidin-trimerek katechinből való képződésének mechanizmusa Ahogy fentebb említettük, a dimerek, trimerek átlagos molekulatömege 7 D (mustok, újborok), míg az idősebb borokban nem ritka a 1 vagy több tagból álló polimer jelenléte sem (átlagos molekulatömeg 2 3 D). A kondenzáció egyik flavanoid molekula 4-es és a másik C-8, illetve C-6 atomja között jön létre. Így a dimerek esetében öt aszimmetriacentrum alakul ki, amely elméletileg 32 optikailag aktív formát jelent (1. ábra). 1. ábra - Procianidin-dimer 4

56 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A már kondenzált molekulán belül ismét a C-4 reagál a monomer C-8, illetve C-6 atomjával (16. ábra). A procianidinek és prekurzorai a (+)-katechin és a (-)-epikatechin különböző mennyiségben találhatók a szőlőfürt részeiben. Legnagyobb koncentrációban a magban, a kocsányban és a héjban fordulnak elő, de kis mennyiségben jelen vannak a bogyóhúsban is. Hazai vizsgálatok (KÁLLAY, 199) szerint a koncentrációk megoszlása: must < héj < kocsány < mag. 16. ábra - Procianidin-tetramer (flavolan) 46

57 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A borokban kialakuló mennyiségük és minőségi összetételük elsősorban az alkalmazott szőlőfeldolgozási technológia függvénye. A lékinyerést jellemző cefre extrakció időtartama és hőmérséklete, a pektinbontó enzimkezelés, a szén-dioxid-maceráció és a hiperoxidáció meghatározó jelentőségű a bor fenolos vegyületeinek összetétele szempontjából (17 2. ábra). 17. ábra es évjáratú, síkvidékről származó szőlő fürtösszetétele 18. ábra es évjáratú, síkvidékről származó szőlő fürtösszetétele 47

58 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 19. ábra es évjáratú, síkvidéki Kadarka fürtösszetétele procianidin szempontjából 48

59 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 2. ábra es évjáratú, síkvidéki Kadarka fürtösszetétele a procianidinok szempontjából 49

60 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Polifenolok bioszintézise A magasabb rendű növények így a szőlő is igen gazdagok aromás vegyületekben, amelyek nagy csoportját a fenolos vegyületek alkotják. Keletkezésük a növényben többféle úton mehet végbe. A két legfontosabbat emeljük ki: a sikiminsav-utat és az acetát-malonátos utat. A fenolvegyületek bioszintézisének általános vázlatát a 21. ábra mutatja be. 21. ábra - A fenolvegyületek bioszintézisének általános vázlata (Lásztity, 1981)

61 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A fotoszintézisben megkötött szén mennyiségének kb. 1/6-ad része fordítódik a flavonoidok képződésére. Az arányból következtethetünk ezen vegyületek fontosságára (GOODWIN, 1976). Általánosságban három fő lépést különböztethetünk meg. Először a C 6-C 3-C 6 váz alakul ki, amelyhez a sikiminsav-úton keletkezett aromás vegyületek szolgálnak kiindulópontul. Ezt követően létrejönnek a nagy csoportok, majd a csoportokon belül az egyes vegyületek (22. ábra), melynek során -OH, -OCH 3-csoportok kialakulása, illetve a cukrok kapcsolódása jelenti a főbb reakciókat. A C 6-C 3-C 6 váz kialakulását a közti termékek elkülönítésével, meghatározásával és az enzimek azonosításával végezték el (Gombkötő et al., 198). 22. ábra - Főbb polifenolcsoportok kialakulásának vázlata 1

62 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE a)a sikiminsav-út A szintézis legfontosabb útja a sikiminsav-út, amely a folyamat egyik köztes vegyületéről, a sikiminsavról kapta a nevét. A reakcióút jelentőségére utal az a tény, hogy a polifenolok mellett három fontos aminosav (triptofán, fenilalanin és a tirozin) szintén ezen az úton szintetizálódik. A magasabb rendű növényekben a sikiminsav-út szabályozásának problémája vitatott. OSIPOV (1984) a nyitvatermőkkel kapcsolatban végzett ezirányú kutatásokat. A feldúsult sikiminsav tárolása a fiatal tűlevelekben a sikiminsav-kináz szabályozó funkciójának köszönhető, amely összhangban van a sejt energiaállapotával. Megállapította, hogy a kinasav sikiminsavvá való átalakításáért felelős kinasav-dehidrogenáz enzim stabilizálni képes a sikiminsav felé való szénatom áramlás mértékét, ezáltal hatással van az aromás aminosavak és a hidroxi-benzoesavak bioszintézisére. A szintézis első lépése a pentózfoszfát-körben keletkező eritróz-4-foszfát és a glükolizisben keletkező foszfoenol-piroszőlősav (PEP), vagyis a C 3 és a C 4 egységek kapcsolódása. Ezt követi gyűrűzáródással a sikiminsav kialakulása, amelyhez egy második C 3 egység (PEP) kapcsolódik. Így jutunk el a korizminsavhoz, ami után a szintézis két úton folytatódhat (23., 24. ábra). 23. ábra - A sikiminsav-út vázlata 2

63 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 24. ábra - A sikiminsav reakcióút elágazása a korizminsavnál Az egyik út a prefénsavon keresztül vezet a fahéjsavhoz és a p-kumársavhoz, a másik úton a triptofánhoz és az indolauxinhoz jutunk. A fahéjsav és származékai. A fahéjsav közvetlen előfutára a fenilalanin, amit a fenilalanin-ammónia-liáz (FAL) alakít át fahéjsavvá (2. ábra). A 14 C-izotópot tartalmazó fenil-alanin felhasználásával végzett kísérlet (HARBORNE, 1967) igazolta, hogy a flavonoidok bioszintézise a magasabb rendű növényekben és a mikroorganizmusokban hasonló módon megy végbe. 2. ábra - Transz-fahéjsav képződése L-fenilalaninból 3

64 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A glükozidok kialakulása. A flavonoid aglükonokat flavonoid-7-o-glikozil-transzferázok alakítják át glükozidokká. A cukormolekula, elsősorban a glükóz a 7 C-atomhoz épül be a Vitis vinifera esetében. Az interspecifikus szőlőfajták esetében két cukormolekula beépülése megy végbe a 7-, majd a 3-C atomon. A p-kumársav tirozin-ammónia-liáz enzim segítségével szintetizálódik a tirozinból. A flavonoidok általában C- 4 pozicióban hidroxilcsoportot tartalmaznak. Ez arra utal, hogy a további reakciókban nem a fahéjsav, hanem inkább a p-kumársav vesz részt. A fahéjsavat p-kumársavvá a fahéjsav-4-hidroxiláz enzim alakítja át. Ezt a folyamatot a 26. ábra mutatja. Az enzim vegyes funkciójú oxidáz, amely működéséhez molekuláris oxigént és NADPH jelenlétét igényli. Optimális működéséhez 2-merkapto-etanol is szükséges. A flavanoidszintézis önszabályozó voltával áll összefüggésben az a tény, hogy az enzim aktivitása a fahéjsavval szemben a legnagyobb, valamint a p-kumársav már kis koncentrációban is gátolja a reakciót. 26. ábra - Kumársav képződése fahéjsavból A fahéjsav-származékokhoz egyszerű szubsztitúciós lépésekkel jutunk el (27. ábra). 27. ábra - Fahéjsav-származékok képződésének sémája Fenolkarbonsavak és az egyszerű fenolok. A fenolkarbonsavak (pl. a galluszsav, protokatechusav) és az egyszerű fenolok (p-hidroxi-benzoesav, vanillinsav, sziringinsav) a fahéjsavak oldalláncainak részleges vagy teljes lebomlásával jönnek létre (28. ábra - Szalai, 198) 28. ábra - A fenolkarbonsavak és az egyszerű fenolok képződésének sémája 4

65 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE b) Az acetát-malonátos út Ezen az úton keletkeznek a flavonoidok. A szintézis helye a citoplazmában található, majd onnan vándorolnak a vakuólumban. Először a C 3-C 6-C 3 váz alakul ki, amelynek létrejöttében CoA-SH tioészteren keresztül malonil- CoA és fahéjsav- vagy p-kumársavészterek vesznek részt. A tioészter kialakulásakor az aktiváló szerepet az ATP tölti be: p-kumársav + ATP p-kumársav-amp + PP i. Az így aktivált kumársav reakcióba lép a CoA-SH-val: A p-kumársav-amp + CoASH p-kumársav-coa + AMP. A kalkon kialakulása. A p-kumarolil-, vagy a fahéjsav-coa és a malonil-coa kondenzációja kalkont eredményez, amelyet a kalkon-szintetáz enzim katalizál (29.ábra). Ez a köztes termék flavanonná alakul át, amelyet a kalkon-flavanon szintetáz irányít. Az enzim külön aktivátort nem igényel, a kalkon gyűrűjében levő OH- csoportok száma az enzim aktivitását nem befolyásolja. 29. ábra - C3-C6-C3 váz kialakulása A flavonoidok kialakulása. A flavonoidok többsége hattagú heterociklikus gyűrűt tartalmaz. Ezek szintézise azonban nem a flavanonból, hanem a kalkonból indul ki: 3a. ábra - A flavonoidok kialakulása A szintézis e szakaszát monooxidáz, dehidrogenáz típusú enzimek katalizálják. A flavánvázas származékok szintézisének útjait a 3. ábra mutatja be. 3b. ábra - A flavánvázas származékok színtézisének útjai

66 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE OH-csoportok beépülése. A B gyűrű 4 helyén az OH-csoport még a folyamat elején, a fahéjsav hidroxilezése révén kerül a szerkezetbe. A további OH-csoportok bevitelét a polifenoloxidázok (pl. katechinoxidáz, monofenol-, polifenoloxidáz, tirozináz) katalizálják. Ezek az enzimek a második OH-csoportot orto-helyzetbe építik be (a 3 -helyre). OCH 3 csoportok beépülése. A flavonoidok OH-csoportok mellett OCH 3-csoportokat is tartalmaznak. A metilezési reakció kalkon-szinten valósul meg. A folyamatot a (3 )-ometil-transzferáz enzim katalizálja (31. ábra). 31. ábra - Flavonoidok metilezési reakciójának vázlata (Ar: aril-csoport) 6.2. Színanyagok Antocianinok A kékszőlők és a vörösborok színét dominánsan a vízoldható antocianinok határozzák meg. A borba a szőlőből kerülnek, ahol mennyiségük változó, az évjárattól függ. Míg a flavonoidok a héjban és a bogyóhúsban találhatók, az antocianinok ritka kivételtől (direkttermők) eltekintve a héjban, az epidermisz alatti 3 4 sejtsorban helyezkednek el. Az erjedés során az alkohol, illetve a melegítéses technológia során a hő hatására a színanyagokat tartalmazó tasakok felrepednek, az antocianinok kémiailag változatlanul kerülnek át a mustba, majd a borba. Az antocianinok kémiailag a 2-fenil-benzo-pirillium-glikozid származékai (2. képlet). Az aglükon részt antocianidineknek nevezzük. 6

67 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 2. képlet A flaviliumváz savas közegben ionos szerkezetű, amelyet általában klorid formában ábrázolhatunk, a 21. képlet szerint. Az antocianinok a természetben heterozid-állapotban vannak jelen, a cukorgyököket a 3-as, ritkábban az -ös szénatom köti meg. 21. képlet Az antocianinok vízben oldódnak, az antocianidinek (aglükonok) nem. A cukor rész tehát az oldhatóságot javítja, illetve megvédi az érzékeny antocianidint a különböző kémiai vagy enzimes behatásoktól (pl. oxidáció). A leggyakrabban előforduló cukrok a glükóz, a galaktóz, a ramnóz és az arabinóz. Az egyéb gyümölcsökben mint pl. a bodza az aglükonhoz kapcsolódó cukorként diszacharidok is előfordulhatnak. Az antocianinok savas hidrolíziskor vagy enzimes behatásra monoszacharidra és aglükonra bomlanak. Az antocianidinek felépítésében a flaviliumváz közös, egymástól csak a laterális helyzetű fenilcsoport fenolos hidroxiljainak számában és azok észterezettségi fokában különböznek. A természetben megtalálható 6 antocianinról azt tartották, hogy a kékszőlőben, illetve a vörösborban fordul elő közülük (22. képlet). 7

68 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 22. képlet A legújabb vizsgálatok szerint a pelargonidin, illetve a származékai is megtalálhatók a szőlőben és a mustban, legfeljebb az erjedés során átalakulnak vagy kicsapódnak: R = R = OH: delfinidin, R = OCH 3; R = OH petunidin, R = R = OCH 3: malvidin, R = OCH 3; R = H: peonidin, R = OH; R = H: cianidin, R = R = H: pelargonidin. A Vitis nemzetség fajtáiban 6 1 heterozidot azonosítottak, amelyek monoglükozidok, diglükozidok, illetve azok acilezett származékai lehetnek (az acilezett származékokban általában a p-kumársav kapcsolódik a cukorészterhez). Ezeket a vegyületeket a következő képletekkel mutatjuk be (23., 24., 2. képlet). 8

69 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 23. képlet 24. képlet 2. képlet Az európai kékszőlők színét a monoglükozidok adják, nagyobb mennyiségű diglükozid direkttermő jelenlétére utal. A monomer antocianinok koncentrációja a különböző kémiai átalakulások miatt az érlelés során fokozatosan csökken, az idősebb vörösborok színének kialakításában a katechinek és a leukoantocianinok kondenzációs termékei is szerepet játszanak Az antocianinok bioszintézise Bár a flavonol antocianidin átalakulás mechanizmusa még nem teljesen tisztázott, valószínű, hogy a flavonol először flavan-3,4-diollá redukálódik, amely később antocianidinekké oxidálódik (GEISSMAN, 1962). A mechanizmust a 32., 33. ábra szemlélteti. 32. ábra - Az antocianidinek keletkezésének feltételezett mechanizmusa I. 9

70 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 33. ábra - Az antocianidinek keletkezésének feltételezett mechanizmusa II. A szőlő érése kezdetén, normális környezeti feltételek mellett, a kék borszőlőkben az antocianintartalom emelkedése figyelhető meg (7. táblázat). A szintézis a bogyóhéjban megy végbe, kezdete 2 3 héttel megelőzi a zsendülést, a héj látható elszíneződését (DARNE, 1988). Ezzel a folyamattal egy időben a magban, a 6

71 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE szőlőbogyó érése előtt felhalmozódott procianidintartalomban csökkenés tapasztalható, egészen addig, amíg az el nem ér egy alacsony, de stabil szintet, amely az érett szőlőmagra jellemző (DARNE, 1991). 7. táblázat - Kékszőlő-fajták átlagos bogyósúlya és antocinin-koncentrációja Fajta neve Bogyósúly (g/1 bogyó) Antocianinkonce ntráció (g/kg bogyó) Cabernet Sauvignon Teltfürtű Kékfrankos 148, 1,3 21, 1,7 Zweigelt 247, 1,2 Kármin 188, 1,3 Kurucvér 178,,1 Médea 13,,9 DARNE (1993) kutatási eredményei alapján megállapítható, hogy az antocianinok szintézise a növényi szervtől függően két úton történhet. A levelekben: ősszel a vegetáció megszűnése utáni folyamatok megzavarják a levelekben történő metabolizmust. Az antocianinok szintézise ilyen körülmények között a cukrokból indul ki, amelyek már nem szállítódnak a szőlőbogyó felé. Többségében a legkevesebb szubsztituenst tartalmazó cianidin- és peonidin-molekulák képződnek. Ezzel egy időben ezen vegyületek feldúsulása mellett a flavandiolok koncentrációjának növekedése is megfigyelhető. A szőlőbogyóban: a bogyóhéjban található antocianinok szintézisének kiinduló vegyületei valószínűleg a zsendülést megelőző időszakban, a magban felhalmozódott procianidinek és nem a bogyóban található szénhidrátok, mint ahogy azt eddig hitték (PIRIE és MULLINS, 1976, 198). A szintézis során legelőször a legkomplexebb vegyületek, vagyis a malvidin és a delfinidin jön létre, amelyek három szubsztituenst tartalmaznak. Élettani szempontból az antocianidinszintézis intenzitása szorosan összefügg a magból történő, a terméskötés és a zsendülés közötti időszakban felhalmozódott procianidinprekurzor-szállítással. A zsendülés előtt kb. 3 héttel a bogyóban nemcsak a fenolok metabolizmusában résztvevő enzimek aktivitása növekszik, mint pl. a fenilalaninammónia-liázé (HRAZDINA et al., 1984), hanem ez a kezdete az abszcizinsav (ABA) felhalmozódásának is, amely egészen a zsendülés végéig tart (BROQUEDIS, 1987). Szoros összefüggés figyelhető meg az antocianinszintézis és a bogyóban lévő ABA koncentrációjának növekedése között Az antocianinok kémiai tulajdonságai Borkémiai szempontból a következő lényeges tulajdonságokat szükséges megemlíteni: a) Gyengén savas közegben a piros színű forma reverzíbilis egyensúlyban van a színtelen formával. Az egyensúlyi helyzet a ph függvénye. Egyszerűbben: színük savas közegben vörös, növekvő ph mellett színtelen, majd kék (26. képlet). ahol: 1 = malvidin (flavilium), 61

72 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 2 = pszeudobázis (enol forma), 2 = pszeudobázis (keto forma), 3 = bázisanhidrid, 3 = bázisanhid (kalkon forma). 26. képlet b) Az SO 3H - -ionok kondenzálódnak az antocianinokkal. Reverzíbilis reakció során színtelen vegyület keletkezik (27. képlet). Ezzel magyarázható a vörösborok kénezés utáni időszakos elszíntelenedése. 62

73 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 27. képlet Az SO 3H - -anion támadási pontja az elektrofil centrummal rendelkező antocianin-kation. c) Az antocianinok elszíntelenedését redukció is okozhatja. Az átalakulás mechanizmusa még nem tisztázott, feltételezések szerint a központi heterociklus kettős kötése redukálódik (28. képlet). ahol: 1 = malvidin (antocianidin), 2 = flavén-2, 3 = dihidrokalkon. 28. képlet d) Az antocianinkomponensek azonosítása szempontjából érdekes, hogy az oldalsó benzolgyűrűn ortohelyzetben két hidroxilcsoportot tartalmazó vegyületek (delfinidin, petunidin, cianidin) etanolos AlCl 3-dal kék színű komplexet képeznek (29. képlet). 29. képlet Az antocianinvegyületek stabilitását illetőleg általánosságban meg kell említeni, hogy az aglükon az, amely érzékeny a különböző kémiai behatásokra. Eszerint tehát az aglükon rész okozta barnulást, elszíneződést meg kell, hogy előzze a mono- vagy diglükozidmolekula kémiai vagy enzimes hidrolízise. Érdekességképpen itt említhetjük meg, hogy élettani hatás szempontjából éppen az aglükonnak van baktericid hatása. A specifikus enzimreakciókat nem beleértve (amelyek általában ritkábban, csak mikrobiológiailag szennyezett közegben játszódnak le) a diglükozidok az ellenállóbbak a különböző kémiai, fizikai (ph, hőmérséklet stb.) behatásoknak, valószínűleg sztereokémiai, kvantumkémiai okok miatt. A további reakciókat a borok kémiai összetételének tárgyalásakor ismertetjük Zöld és sárga színezékek 63

74 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A szőlő zöld és sárga színezékeit a klorofill, a karotin, a xantofill és különböző flavonok, flavonszármazékok képezik. A levelekben és zöld növényrészekben a színtelen kromatofórákban a fény hatására zöld színezék képződik. A zöld színű, gömb vagy tojás alakú testecskék a kloroplasztok, ezek alapanyaga színtelen és a klorofill nevű színezék sok zöld, olajos cseppjét tartalmazza. Emellett a klorofilltestecskékben sárga (xantofill) és narancsvörös (karotin) festékanyag is van. Mindegyik festékanyag alkoholban oldható. A növényi klorofill két alkotórészből áll: a klorofill a -ból (kékeszöld) és klorofill b -ből (sárgászöld). Közel három molekula klorofill a -ra esik egy molekula klorofill b. A klorofill a tapasztalati képlete: C H 72O N 4Mg. Jellegzetes szerkezeti képlete egy dihidroporfirin-gyűrű, egybeépített izociklikus gyűrűvel. A klorofill b tapasztalati képlete: C H 7O 6N 4Mg. Szerkezeti képlete csak annyiban különbözik a klorofill a - étól, hogy a 3. szénatomhoz metilcsoport helyett formilcsoport kapcsolódik. A klorofill savak hatására könnyen bomlik. Már a savas sejtnedv hatására is barna színű lesz, amint az a levelek száradásakor, az őszi levélbarnuláskor tapasztalható. A szőlőbogyó érésekor, puhulásakor a klorofilltartalom csökken, de csak a teljes érés vagy a túlérés idején tűnik el egészen. Ekkor a bogyó héjában sárgászöld, sárga és barnás színű anyagok találhatók. Még nem teljesen tisztázott, hogy ezek az anyagok a klorofill bomlástermékei, kísérő anyagai vagy pedig egyéb, a xantofillal vagy karotinnal rokon vegyületek. Ezek az anyagok adják részben a szőlő aranysárga színét és belekerülnek a mustba, valamint a borba is. A karotinoidok csoportjába tartozik a szőlő két sárga színezéke, a karotin és a xantofill. A karotinizoprénegységekből álló szénhidrogén: C 4H 6, amelyben két nem aromás gyűrű metilcsoporttal szubsztituált konjugált kettőskötésű láncot fog közre. Három izomerje van: az α-, β- és a γ-karotin. A β-karotin az A-vitamin provitaminja. A xantofill (lutein) az oxigéntartalmú karotinoidok csoportjába tartozik (C 4H 6O 2), és mint a karotin oxidja fogható fel. Valamennyi karotinoid kénsavban indigószínnel oldódik. A flavonok és flavonszármazékok is igen elterjedt sárga szinezékek a növényvilágban. A szőlőben is megtalálhatók. A γ-pironból vezethetők le, az antocianinokhoz hasonló vegyületek, de nincs ionos sajátságuk (3. képlet). 3. képlet Ezek az anyagok jelen vannak a mustokban és a fehér-, illetve vörösborokban is. A flavonok esetében, úgy látszik, egyszerűbb a helyzet, mint az antocianinoknál, mivel ez idáig a szőlőben csak egy ilyen anyagot identifikáltak: a kvercetint, illetve ennek ramnozidját, a kvercitrint(31. képlet). 64

75 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 31. képlet A kvercetin a szőlőben főleg glükozid formában található, amely az erjedés alatt részben bomlik. A kvercetin koncentrációja vörösborokban néhány tíz mg/l, fehérborokban általában 1 mg/l alatti. A kvercitrinnél a 3. szénatom OH-csoportjához kapcsolódik a ramnóz. A sárga flavonpigmentek a zsendüléskor jelennek meg a szőlőbogyóban, mennyiségük a teljes érésig nő. A flavonok a bogyó héjában és húsában is megtalálhatók, bekerülnek a mustba és a borba is. 7. A szőlő és a must aromaanyagai Az aromaanyagokat általában kétféleképpen lehet csoportosítani: keletkezésük és előfordulásuk, valamint kémiai felépítésük szerint. Borászati szempontból legtöbbször az első (keletkezés szerinti) csoportosítást használjuk. E szerint beszélünk elsődleges vagy primer, prefermentatív, fermentatív vagy erjedési és ún. érlelési aromákról. A szőlő és a must esetében a primer és a prefermentatív aromák a jellemzőek. a) Elsődleges vagy primer aromák Az ún. illatos és nem illatos szőlőfajták között érzékszervi szempontból jelentős eltérés tapasztalható. Ez az eltérés az illatos szőlőfajtában, illetve annak mustjában mérhető mennyiségben található terpénalkoholoknak tulajdonítható, míg az egyszerű mustokban csak nyomokban fordulnak elő ezek a vegyületek. A nem illatos szőlőfajták illó vegyületei majdnem teljes egészében hat szénatomos aldehidekből és alkoholokból, továbbá kapronsavból, benzilalkoholból, valamint α-butirolaktonból állnak. Az illatos szőlőfajták terpén vegyületei kémiailag izoprén-származékok a következők (34. ábra). 34. ábra - A monoterpén-alkoholok legfontosabb képviselői 6

76 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Monohidroxi-terpénalkoholok: linalool, α-terpineol, nerol, geraniol, citronellol, hotrienol. Érzékszervileg a linalool a legbefolyásolhatóbb. A mustokban μg/l az érzékszervi küszöb értéke, a legnagyobb mennyiségű a terpénalkoholok közül. A muskotályszőlő-fajtákra jellemző. A többi terpénalkohol ízés illatküszöbe jóval magasabb a linaloolénál. Oxidok: A-furán-linalooloxid, B-furán-linalooloxid, C-pirán-linalooloxid, neroloxid, cisz-rózsaoxid, transz-rózsaoxid. Ezen vegyületek íz- és illathordozó szerepe csekély. Linaloolból és nerolból képződnek, aromaveszteséget okozva. 66

77 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Di- és trihidroxi-terpénalkoholok: 1-diendiol (3,7-dimetil-1,-oktadien-3,7-diol), 2-diendiol (3,7-dimetil-1,7-oktadien-3,6-diol), endiol (3,7-dimetil-1-okten-3,7-diol), triol (3,7-dimetil-1-okten-3,6,7-triol). Ezek az összetevők azért fontosak, mert belőlük érzékszervileg aktív vegyületek képződnek. Az illatos szőlőfajtákban, illetve mustjaiban előforduló terpénszármazékokat a 3.ábrában foglaltuk össze. 3. ábra - A szőlő és a must fontosabb terpénszármazékai A terpénvegyületek tehát egyértelműen az ún. fajtajelleget adó komponensek közé tartoznak. b) Prefermentatív aromák A szőlő feldolgozása során képződnek. C 6-aldehidek és alkoholok: transz-2-hexenol, n-hexenol, transz-3-hexenol, 67

78 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE cisz-3-hexenol, Általában a zöld ízt és illatot okozzák. A héjon áztatás során keletkeznek a C 6, C 8, C 1-karbonsavak és etilésztereik. Terpén-glükozidok: A terpénalkoholok nemcsak szabadon, hanem ún. β-glükozid kötésben is előfordulnak a mustban. Illat szempontjából inaktívak, ízben sokszor keserű érzetet okoznak, különösen a héjon áztatott borokban. Fontosságuk abban rejlik, hogy indirekt módon hozzájárulnak az aromakarakter fenntartásához, ugyanis lassú folyamatban terpénalkoholok szabadulnak fel belőlük, pótolva az elsődlegesen szabadon lévő, de idővel átalakult terpénalkohol-koncentrációt. A folyamat meggyorsítható, ha az erjesztést β-glükozidáz-aktivitással rendelkező fajtaélesztővel végezzük. Mennyiségi viszonyokat figyelembe véve egy illatos szőlőfajta frissen préselt mustjában néhány száz μg/l szabad linalool, néhány mg/l 1-diendiol, max. 1 μg/l C-linalool, μg/l körüli D-linalooloxid, 2-diendiol és geraniol, 1 2 μg/l körüli A- ésb-linalooloxid, α-terpineol, nerol és citronellol, valamint néhány μg/l neroloxid és nyomokban rózsaoxid található. Ha az alacsony ízküszöböt is figyelembe vesszük, érthető a linalool domináciája. Ezen túlmenően a glükozidformában lévő terpénalkoholok koncentrációja amelyek elsősorban a szőlőhéjban találhatók jóval felülmúlja a szabad formáét. A jellegzetes linalool, nerol, geraniol összetétel koncentrációja jóval nagyobb a héjban, mint a lében, érthető tehát a kinyerésükre irányuló héjon áztatás. Ez utóbbi azonban a polifenol-tartalom nemkívánatos emelkedését is eredményezi. Ellene megoldás lehet az ún. hidegáztatás (1 C alatt), amelynek során az aromaanyagok kioldódnak, míg a polifenolok beoldódása elenyésző. Nem teljesen bizonyított a szabad α-terpineol és a hotrienol jelenléte a szőlőben, képződhetnek ugyanis a szőlőfeldolgozás során linaloolból vagy 1-diendiolból, vagy (s ez avalószínűbb) a glükozidok hidrolíziséből. c) A Botrytis cinerea hatása A nemesrothadáson átesett szőlők boraiban érzékszervi szempontból az alábbi változások regisztrálhatók: nő a glükonsav és a glicerin koncentrációja, a terpénalkoholok illat szempontjából inaktív diolokká oxidálódnak (lásd a muskotály aszú anomáliáját), emelkedik az ún. gombaillatot okozó 1-oktén-3-ol koncentrációja, jóllehet a jelentősége vitatott, nő a karamellízt adó szotolon (4,-dimetil-3-hidroxi-2(H)-furanon) mennyisége. 8. Vitaminok és enzimek 8.1. Vitaminok A vitaminok az emberi és állati szervezet számára nélkülözhetetlen, életfontosságú anyagok. A szervezet energiamérlegében nem játszanak szerepet, de kis mennyiségben feltétlenül szükségesek az életműködés fenntartásához, a szervezet által felvett tápanyag helyes kihasználásához. Hiányuk betegségeket, súlyosabb esetben halált okozhat. A vitaminok a növényi sejtekben képződnek. Két csoportra oszthatók oldhatóságuk alapján: 1. zsírban oldható vitaminok (A-, D-, E-, K-vitamin), 2. vízben oldható vitaminok (B-vitaminkomplexum, C-vitamin). A szőlőben az A-vitamin provitaminja, a karotin mutatható ki, amely a szőlő egyik sárga festékanyaga. 68

79 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A C-vitamin, L-aszkorbinsav (C 6H 8O 6) egy dioxi-ketonsav. Igen erősen redukáló tulajdonságú. Semleges vagy lúgos közegben könnyen oxidálható, míg savakban eléggé állandó. Első oxidált formája a dehidroaszkorbinsav (36. ábra). 36. ábra - Az aszkorbinsav (C-vitamin) redox-rendszere A dehidroaszkorbinsav még teljes C-vitamin hatású, redukálva könnyen visszaalakulhat aszkorbinsavvá. Az aszkorbinsav savas tulajdonsága a két enolos hidroxilgyökön alapul. A dehidroaszkorbinsav nem savas tulajdonságú, mivel nincs enolcsoportja. A dehidroaszkorbinsav további oxidációval már irreverzíbilis módon elbomlik. A zöld növényekben a C-vitamin mindig kimutatható. Az újabb specifikus vizsgálati módszerekkel megállapítható, hogy a szőlőlé és a must C-vitamint csak nyomokban vagy egyáltalán nem tartalmaz. Egyéb vízoldható vitaminban viszont a szőlő és a must meglehetősen gazdag, így tartalmazza a B- vitaminkomplexum számos tagját, H- és PP-vitamint, pantoténsavat, folsavat, mezo-inozitot, kolint, p-aminobenzoesavat (8. táblázat, 37. ábra). 8. táblázat - A mustok vitamintartalmának szélső értékei (Ferenczi, 1966) Vitaminok Szélső értékek a mustban B 1 Tiamin (µg/l) 16-4 B 2 Riboflavin (µg/l) 3-6 B 6 Piridoxin (mg/l),16 -, B 12 Cobalamin (µg/l) 69

80 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE H Biotin (µg/l) 1, - 4,2 PP Nikotin-amid (mg/l),86-2,6 Pantoténsav (mg/l), - 1,4 Mezo-inozit (mg/l) p-amino-benzoesav (µg/l) Folsav (pteroilglutaminsav) (µg/l) 1-92,9-1,8 Kolin (mg/l) ábra - Néhány mustban található vitamin szerkezeti képlete Az E-vitaminok igen fontosak: mint a mustban levő élesztők és baktériumok növekedési faktorai, jelentősen befolyásolják azok életét és tevékenységét. A B-vitaminok koncentrációja érett szőlő esetében 1 db bogyóra vonatkoztatva, μg/l-ben (USSEGLIO- TOMASSET, 199): 7

81 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Tiamin 23, Riboflavin 3,6, Pantoténsav 66, Nikotinamid 7, Piridoxin 26, Biotin 2,2, Mezoinozit 297, p-aminobenzoesav 14, Folsav 1,3, Kolin Enzimek Az enzimek (fermentumok) bonyolult összetételű szerves katalizátorok, amelyek az élő sejtben képződnek, de hatásukat a sejten kívül is ki tudják fejteni. Biokatalizátoroknak is nevezik őket, az élő szerves anyag katalizátorainak. A legtöbb enzim kémiai felépítése még nem ismeretes, valószínűleg nagy molekulájú fehérjetestek. Sok enzim megkülönböztethetően két részből áll: egy igen komplikált kolloid fehérjetestből, amelyet apoenzimnek neveznek, és egy egyszerűbb, nem fehérjeszerű, hőállóbb anyagból, amelyet koenzimnek neveznek. A koenzim magában nem hatásos, csak az apoenzimmel együtt, összekapcsolódva keletkezik a hatóképes teljes enzim, a holoenzim. A legtöbb enzim ebből a két összetevőből áll, de vannak egykomponensű, specifikus összetételű enzimek is. Legjellemzőbb tulajdonságuk, hogy szubsztrát- és reakciófajlagosak. Az enzimkinetikus reakcióknál a hőmérséklet befolyása még jelentősebb, mint más kémiai reakcióknál. A hőmérséklet növekedésével ugyan egy darabig itt is növekszik a reakciósebesség, ugyanakkor azonban az enzim állapotában is változás megy végbe, bekövetkezik az enzim mindig gyorsabb bomlása (denaturálódás), amely azután a reakciósebesség csökkenését eredményezi, sőt már 6 C-on a legtöbb enzim tartósan inaktiválódik. Ezzel szemben sok enzim károsodás nélkül elvisel igen alacsony hőfokot is. A legtöbb enzim gyengén savas oldatban fejti ki optimális hatását, egyesek azonban gyengén lúgos közegben hatnak legerősebben. Az élő sejtből elkülönített szabad enzimeket egyes antiszeptikumok (kloroform, toluol) nem károsítják, míg magában az élő sejtben teljesen gátolják működésüket. Más mérgek (cián-hidrogén, arzénsav, formaldehid) viszont mind az élő sejtben, mind sejten kívül hatástalanítják az enzimeket. Az enzimeket tehát csoportosíthatjuk szerkezet szerint (38. ábra) és funkcióik szerint (39. ábra). Eszerint a szőlő, illetve a must enzimei a következők: 38. ábra - Enzimek felosztása szerkezet szerint 71

82 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 39. ábra - Enzimek felosztása funkció szerint Oxidázok. Polifenoloxidázok, fenoloxidázok: legfontosabb a tirozináz és a Botrytis által termelt lakkáz. A tirozinázaktivitás a legnagyobb az érés kezdetén. A szubsztrátot (polifenol) a must oxidációjával el lehet távolítani. Peroxidázok és katalázok. A szőlőben és a mustban nagy mennyiségben fordulnak elő, felelősek a fenolok, aminok, aminosavak oxidációjáért, ha az peroxidon keresztül történik. Kékszőlőkben nagyobb enzimkoncentráció mérhető. Szacharáz. Főleg a levélben található, mert a szacharóz fontos transzportforma, ez képződik glükózból és fruktózból. Az érés kezdetén még a bogyó is részt vesz a fotoszintézisben, ezért itt is van szacharózaktivitás. Az erjedés során lecsökken, a szedimenttel kiülepszik. Invertáz. A bogyóban betárolt szacharózt elbontja, érés során csökken az aktivitása. Botrytises szőlőkben kisebb aktivitás tapasztalható. A szacharózhidrolízis a cefrében függ: a hőmérséklettől, a ph-értéktől, a szilárd bogyórészek mennyiségétől, a hozzáadott szacharóz mennyiségétől. Az SO 2-szint nem befolyásolja. Az élesztő invertáz más, mint a szőlő invertáza: membránhoz kötött, nem oldható. Több más enzim is részt vesz a cukoranyagcserében: hexokináz, glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz, szacharóz-foszfatáz stb. Proteázok. A mustban lévő proteázok a bonyolultabb összetételű nitrogénvegyületek lebontásában játszanak szerepet. 72

83 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Malát-dehidrogenáz (almasavbontó) enzimek. A savanyagcsere fontos enzimei az érés folyamatában először a savnövekedésért, majd a csökkenésért felelősek. A malát-dehidrogenáz és a piruvát-dekarboxiláz aktivitás alig változik, a foszfoenolpiruvát-karboxiláz aktivitása az érés során csökken. Glikozidázok. A szőlőbogyó komponensei közül sok (terpének, atocianinok stb.) glükozidos kötésben van. Ezeket bontják (pl. poliszacharidok hidrolízise hemicellulózig, ami vízoldható). Észterázok. Legfontosabb a pektinészteráz, a pektinbontás alapenzime. Szerepet játszanak a mustok öntisztulásában. Az érés folyamán nő az aktivitásuk, egyre könnyebb a héj feltárása (4. ábra). A phoptimumuk elég magas (7,-7,2), de aktívak 4, körüli ph-n is. Poligalakturonáz növeli a pektinanyagok lebontását, különösen nemesrothadásnál. 4. ábra - A szőlő pektinbontó enzimei A szőlőpektin szerkezetét, valamint a lebontás mechanizmusát a 41. és a 42. ábra szemlélteti. A különböző technológiai célok elérése érdekében a különböző enzimeket adagolni is szokták a mustba. 41. ábra - A szőlőpektin szerkezete 73

84 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 42. ábra - Pektinbontó enzimek 74

85 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A legkorszerűbb enzimek ma már granulátum formájában kerülnek forgalomba és mentesek a cinnamylészteráztól (FCE jelölés!), mely a későbbi oxidációs folyamatokban játszik szerepet. 9. Egyéb alkotórészek Szorbit. Határértékű alkohol: C 6H 8(OH) 6. Színtelen, tű alakú kristályokat képez, amelyek 11 C-on olvadnak. Oldata jobbra forgató. Édes ízű. A körte, az alma és más gyümölcsök levében megtalálható, a szőlőmust, a bor csak csekély mennyiségben (max. 8 mg/l) tartalmazza, jó évjáratokban és ha nagy az extrakttartalom. Éppen ezért jelentősebb mennyiségű szorbit jelenléte arra mutat, hogy a szőlőmusthoz más gyümölcsök levét keverték, illetve, hogy a borhoz erjesztett gyümölcslevet adtak. Inozit. Szintén határértékű, de aromás alkohol, hexaoxi-hexahidrobenzol: C 6H 6(OH) 6. Édes ízű. Optikailag inaktív alakja, a mezo-inozit a vitaminok csoportjába tartozik, az élesztők növekedéséhez nélkülözhetetlen. C alatt színtelen, monoklin kristályokat, C felett vízmentes, tű alakú kristályokat alkot, melyek olvadáspontja 22 C. Mikrobiológiai módszerekkel meghatározva a mustok mg/l inozitot tartalmaznak. Növényi nyálkák, mézgák, gumianyagok. A must kisebb mennyiségben tartalmaz növényi gumikat, ezeket részletesebben a pektinanyagokkal együtt tárgyaltuk. 1. A ph-érték A must és a bor tulajdonságainak s a benne lejátszódó folyamatoknak nagy része függ a savtartalomtól. Egy oldat titrálható savtartalma csak a szabad és a félig kötött savak összegét adja meg anélkül, hogy számolna azok 7

86 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE erősségével. Ezért nem is határozza meg kielégítően a savanyúságot. Egyforma titrálható savtartalmú ecetsav-, borkősav- és kénsavoldatnak pl. teljesen különböző savas sajátsága van. Ellenben a valódi savasság vagy hidrogénion-koncentráció (a ph-értékkel kifejezve) függ a jelenlevő savak mennyiségétől és erősségétől is. Erős sav az, amely oldatban erősen disszociál, nagy a disszociációs konstansa, azaz sok hidrogéniont küld oldatba: RH = R + H. A koncentrációk egyensúlyát a tömeghatás törvénye szabja meg: ahol: K = a sav egyensúlyi konstansa vagy disszociációs állandója. Valójában a tömeghatás törvényét az aktivitásokra alkalmazzák és nem a koncentrációkra. Vizes oldatban azonban erősebb hígításban az aktivitás és koncentráció gyakorlatilag egyenlők. A must és a bor is eléggé híg oldat, így az elektrolitos disszociáció régebbi elmélete esetünkben kielégítően használható. Az oldatban erősen disszociáló erős savaknak magas a K-értéke, sok hidrogéniont küldenek az oldatba. Gyenge savaknál ellenkező a helyzet. A hidrogénionok koncentrációját kifejezhetjük a hidrogénionok literenkénti, grammokban megadott mennyiségével. Így azonban nagyon kicsiny, nehezen kezelhető számokat kapunk. Hasznosabb a hidrogénionkoncentráció logaritmikus értékét alkalmazni. ph = log [H + ], azaz a ph a hidrogénion-koncentráció negatív logaritmusa. Logaritmikus összefüggésről van szó, ha a hidrogénionok koncentrációja tízszeresére emelkedik, akkor a phérték egy egységgel csökken; ha a kétszeresére emelkedik, akkor a ph kb.,3-del csökken. A semleges oldat ph-értéke 7, azaz (H + ) = 1-7. Valójában a teljesen tiszta, sav-, lúg- és sómentes víz is disszociál igen kis mértékben, mivel mindig van bizonyos elektromos vezetőképessége: H 2O = H + + OH -, és ezek az ionok vezetik az áramot. Ebben az esetben, mivel a víz koncentrációja olyan nagy, hogy konstansnak vehető, a tömeghatás törvényét így írhatjuk fel: [H + ] [OH ] = K[H 2O] = K víz. A vezetőképesség mérése 2 C-on K = 1-14 értéket ad, a tiszta, semleges vízben tehát, ahol a H + -ok és OH - -ok koncentrációjának egyenlőnek kell lennie: [H + ] [OH - ]=1-7, mivel = 1-14 [K víz]. A tömeghatás törvényén alapuló egyenlőség: [H + ] [OH - ] = 1-14 minden esetben érvényes, akkor is, ha nem tiszta vízről van szó, hanem pl. savat (tehát H + -okat) vagy lúgot (tehát OH - -okat) adunk hozzá. Sav hozzáadására a H + -ok koncentrációja növekszik, ugyanakkor természetesen a OH - -ok koncentrációja csökken, hiszen a két koncentráció szorzata mindig állandó. Savas közegben tehát a ph-érték mindig 7-nél kisebb, mégpedig minél kisebb, annál nagyobb a H + -ok koncentrációja, annál erősebb a savas tulajdonság. Lúgok esetében fordított a helyzet: lúgos oldatok ph-értéke mindig 7 és 14 között van, minél nagyobb 7-nél, annál lúgosabb az oldat. Semleges oldatoknál pedig minden esetben (tehát semleges sók oldata esetében is) a ph-érték 7, mivel a [H + ] = 1-7, ugyanannyi, mint a [OH - ]. Könnyen érthető tehát az a lényeges különbség, amely a titrálható sav és a ph-érték között van. A titrálás kémiai művelet, meghatározza az összes fémmel helyettesíthető hidrogénatomot. A ph-érték viszont egy fiziko-kémiai adat, amelynek mérése közben az oldat egyensúlyi állapota nem változik meg, és amely megadja a disszociált H + -ok koncentrációját, kifejezi a valódi savanyúságot. Mivel a mustokban és borokban mindig több szerves sav van jelen, egyenlő titrálható savtartalmú mustok (borok) különböző ph-értékűek lehetnek. A mustok ph-értéke sok tényezőtől függően 2,8 és 3,7 között váltakozik. 76

87 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A ph-érték jelentőségét részletesen a borok összetételénél tárgyaljuk. A must ph-értéke már mindenesetre jelentős mértékben meghatározza a belőle erjesztett bor ph-értékét, bár természetesen az erjedés folyamán kisebb-nagyobb változások keletkeznek. A ph-érték fontosságát az is mutatja, hogy ismeretében lehetővé válik a jelen levő savak szabad és kötött részei arányának kiszámítása. Ismeretes, hogy a gyenge savak kevéssé, míg sóik erősen disszociálnak. Amikor tehát egy gyenge sav részben közömbösítve van, a közömbös része, sója valójában csaknem teljesen sav anionok és fém kationok formájában, míg a szabadon levő része kevéssé disszociál és nagyrészt savmolekula formájában van jelen. A kérdés jelentősége nyilvánvaló, hiszen a savak bizonyos sajátságai függenek az oldatban levő állapotuktól. A borkőkiválás pl. függ attól, hogy az összes borkősav hány százaléka van bitartarát állapotban. 11. Hamutartalom, hamualkalitás Hamutartalom A must és a bor hamujának nevezik az extrakt (szárazanyag) elhamvasztása után visszamaradó anyagot, amely teljesen mentes a szén legkisebb nyomától is. Az elhamvasztás után mért értéket nevezik nyers hamunak. Borászati elemzéseknél általában ez az érték szerepel (az ún. tiszta hamut megkapjuk, ha a nyers hamu értékéből levonjuk a hamvasztás folyamán felvett szén-dioxid mennyiségét). A mustok hamutartalma nagyobb, mint a boroké, mivel az erjedés alatt egyes ásványi anyagok oldhatatlan formában kiválnak, s az élesztők is felhasználnak belőlük életműködésükhöz. A mustok hamutartalma sok külföldi vizsgálat alapján legnagyobb részben 3 és g/l között ingadozik. A magyar mustok hamutartalma 1,9 7,7 g/l, legnagyobb részük 2, és 4, g/l között volt. A kationok közül legnagyobb mennyiségben a kálium szerepel, utána a kalcium, magnézium, nátrium, vas. Kis mennyiségben alumíniumot, mangánt és rezet is kimutattak, az igen csekély mennyiségű nyomelemeket nem is tekintve. Az anionok közül legfontosabb a foszfor, kén, szilícium és klór, nyomokban bórt és jódot is mutattak ki a mustban. A must ásványi alkotórészei közül különösen a kálium és a foszfát szükséges az élesztők fejlődéséhez, szaporodásához, működéséhez. Normális összetételű mustok ezeket az alkotórészeket kielégítő mennyiségben tartalmazzák. A must hamutartalmának részletes összetételére vonatkozó tájékoztató adatok az alábbiak, 1 g tiszta hamura vonatkozóan (mg): kálium (K 2O) 7, kalcium (CaO) 4 7, magnézium (MgO) 3, nátrium (Na 2O) 1 2, vas (Fe 2O 3) 4 2, foszforsav (P 2O ) 8 16, kénsav (SO 3) 2 4, kovasav (SiO 2) 2 4, klór (Cl) 2 6, 77

88 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE bór (BO 3) nyomokba n. Megállapítható, hogy a mustok hamujában mindig több a kalcium, mint a magnézium (a boroknál fordított lesz a helyzet). A szőlőlé és a must vastartalma rendszerint nem több néhány mg-nál literenként, a mustok azonban jóval több (2 3 mg/l) vasat is tartalmazhatnak a szőlőfeldolgozás módjától függően. A must réztartalma 1 1 mg/l között váltakozik, a réz legnagyobb része azonban erjedés alatt kiválik Hamualkalitás (hamulúgosság) A mustban és a borban a szervetlen savak só formájában vannak jelen, a szerves savak pedig részben szabad sav, részben só formájában. A must és a bor mindig savas, mert a szerves savak egy része szabad állapotban van. Égetéskor, hamvasztáskor a szerves savak kötött része viszont karbonáttá, főleg kálium-karbonáttá alakul a hamuban, ezért a hamu mindig lúgos kémhatású (a szervetlen sók ugyanolyan állapotban vannak a hamuban, mint a mustban, illetve a borban). A hamualkalitás meghatározása nagy jelentőségű, mivel így megkapjuk a kötött szerves savakat, tehát a szerves savaknak azt a részét, amely többé-kevésbé disszociált sók alakjában van jelen a mustban és a borban. Ha az így kapott értékhez hozzáadjuk a titrálható sav mennyiségét, akkor közelítőleg megkapjuk a mustban levő szerves savak teljes koncentrációját, amelyet még pontosabban akkor állapíthatunk meg, ha ezekhez az értékekhez hozzáadjuk a külön meghatározott ammónium-kation (NH 4+ ) mennyiségét is. A hamualkalitást ml-normáloldatban, azaz milliekvivalensekben szokták kifejezni a must vagy a bor 1 l-jére vonatkoztatva. Tehát azt adjuk meg, hogy 1 liter must vagy bor hamujának közömbösítéséhez hány ml normál sav szükséges. Kifejezhetjük a hamualkalitást hagyományosan kálium-karbonát K 2CO 3, mol. súlya = 138) g/lben is, az átszámítás egyszerű: 1 milliekvivalens (me) megfelel 69 mg kálium-karbonátnak. 12. Extrakttartalom A mustok és borok összes extrakttartalmának nevezik mindazon anyagok összességét, amelyek meghatározott fizikai feltételek mellett nem párolognak el. Ezeket a fizikai feltételeket oly módon kell megállapítanunk, hogy az extraktot alkotó anyagok a lehető legkevesebb változáson menjenek át. Lényegileg tehát a must és a bor összes extrakttartalmán az elpárologtatás után visszamaradó száraz maradékot, szárazanyagot értjük. A meghatározott körülmények között, 7 1 C o -os légköri nyomáson vagy vákuum alatti elpárologtatáskor a mustból víz párolog el, a borból víz, alkohol és más, kis mennyiségű, alacsony és részben magasabb forrpontú anyagok (illó savak, aromaanyagok stb.). A cukormentes extraktot úgy kapjuk meg, hogy az összes extraktból levonjuk az 1 g-on felüli cukormennyiséget. (A mustokban és borokban ugyanis mindig van megközelítőleg 1 g olyan anyag, amely nem cukor, nem erjeszthető, de analitikailag a cukrokkal, hexózokkal együtt határozzák meg.) Cukor- és savmentes extraktnak nevezik azt az értéket, amelyet úgy kapnak meg, hogy a cukormentes extraktból még levonják a nem illó savak borkősavban kifejezett összegét. A cukormentes extrakt a következő komponensekből tevődik össze: szerves savak, ásványi alkotórészek, nitrogéntartalmú anyagok, polifenolok, kolloidanyagok. Az erjedés alatt csökken a cukormentes extrakt, ez a csökkenés azonban legfeljebb 4 g-ot tehet ki. Ugyanakkor az erjedés alatt képződő új, nem illó anyagok (elsősorban glicerin és borostyánkősav) mennyisége átlagban 6 1 g-ra tehető, így a bor cukormentes extraktjának általában nagyobbnak kell lennie. A régebbi vizsgálatok ellenkező eredményei a must összes extrakt- és cukortartalma meghatározásának nehézségeiben és bizonytalanságaiban rejlenek. A hibák okai: az extrakt-meghatározásokat általában nem szűrt, lebegő szilárd alkotórészeket tartalmazó mustból végezték, a fajsúlymérésen alapuló extraktmeghatározás a valóságosnál nagyobb értéket ad, a cukor meghatározásakor könnyen előforduló 1%-os hiba. 78

89 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE E hibákat kiküszöbölve minden kétséget kizáróan bizonyítható, hogy a mustok cukormentes extraktja mindig kisebb, mint a belőlük származó boroké. 13. Redoxpotenciál, rh-érték Amint a ph-érték ismerete nélkül nehéz lenne eligazodni a savakkal és bázisokkal kapcsolatos jelenségekben, ugyanúgy a redoxpotenciál és rh-érték fogalma és ismerete nélkül nehéz megérteni azokat a folyamatokat, amelyekben oxidáló- és redukálóanyagok szerepelnek, és amelyek nagy jelentőségűek a mustok és borok esetében is. Az rh-érték bizonyos fokig analóg a ph-értékkel. Egy közeg, oldat savas vagy lúgos állapotát a ph-értékkel jellemezzük, oxidáló ás redukáló nívóját pedig a redoxpotenciállal vagy az ebből kiszámítható rh-értékkel. A savakat és bázisokat osztályozhatjuk viszonylagos erősségük alapján disszociációs állandójukkal (pk) kifejezve, ugyanúgy az oxidáló- és redukálóanyagokat is osztályozhatjuk viszonylagos erősségük alapján, normál potenciáljukkal kifejezve. Oxidáció, redukció. Oxidáción nemcsak egy anyagnak oxigénnel való egyesülését értjük, mint pl. az egyszerű égéseket (S+O 2 SO 2), hanem olyan reakciókat is amelyeknél oxigén hatására 2 hidrogénatom távozik a molekulából, tehát a vegyület oxigéntartalma ugyanaz maradt, csak hidrogént vesztett: dehidrogenálódás történt (pl. hidrokinon kinon). Fordítva: a redukció oxigénveszteség vagy hidrogénfelvétel. Az oxidáció fogalma azonban ennél is sokkal általánosabb, olyan folyamatokat is magába foglal, amelyekben oxigén nem is szerepel, amelyekben azonban vegyértékváltozás játszódik le, elektromos töltések változása, elektronok átvitele egyik atomról a másikra. Ilyen értelemben oxidáció egy fém értékűségének emelkedése is. Kémiai szempontból egzakt módon megfogalmazva tehát az oxidáció mindig elektronleadás, a redukció elektronfelvétel. Mivel a két reakció egymástól elválaszthatatlan, redoxrendszerekről beszélünk. A különböző oxidációs reakciók közös tulajdonsága az oxidált anyag pozitív töltésének növekedése, helyesebben negatív töltésének (elektron-) leadása. Az ellentétes folyamatban a redukcióban negatív töltés (elektron) felvétele megy végbe. Egy oxidáló A anyag, amely könnyen vesz fel elektronokat, egy másik, B anyagtól ragadja el, amely ezáltal oxidálódik. Pl. Fe Cu + = = Cu ++ + Fe ++. (A B + = A ++ + B ++ ) Redox- (oxidáló-redukáló) rendszerek. A leírt reverzíbilis (megfordítható) oxidáló-redukáló reakció két elemi reakció összege: Cu + = Cu ++ + e és Fe ++ = Fe e. Ezeket nevezzük oxidáló-redukáló vagy röviden redoxrendszereknek. Az ilyen rendszer tehát egy anyag redukált és oxidált formájának keveréke, egyikről a másikra az átmenet megfordítható. A redukált és oxidált alak egyidejűleg van jelen, egyik a másikba átalakulhat, koncentrációjuktól és a közeg redoxnívójától, azaz a redoxpotenciáltól függően. A borászatban a két redoxrendszer igen fontos, a Fe ++ és Cu + autooxidálhatók, azaz közvetlenül oxidálhatók az oldott molekuláris oxigén által, oxidált formáik viszont másodlagosan képesek oxidálni egyéb anyagokat, következésképpen e rendszerek oxidációs katalizátorokat alkotnak, és nagy szerepük van a mustok és borok oxidációs reakcióiban. Ugyanakkor ezek az anyagok bizonyos kiválások, kicsapódások előidézői, e kiválások azonban éppen vegyértéküktől, tehát oxidált vagy redukált állapotuktól függnek. Egy ionos redoxrendszer általános sémája: Red = Ox + e (vagy +2e). A biokémiában és mikrobiológiában tehát a borászatban is ezen kívül sok, nagyon fontos, reverzíbilis szerves redoxrendszer létezik, amelyeknél a redukált állapotról az oxidáltra az átmenet nem elektron, hanem hidrogénátvitellel megy végbe. Ezek a reakciók egyébként katalizátorok (főleg enzimek) jelenlétét igényelhetik. Ez esetben az általános séma (mivel Red és Ox elektromos töltés nélküli molekulák): 79

90 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Red = Ox + H 2. Szigorúan nézve azonban e rendszereket is az előzőekhez hasonlóan magyarázhatjuk, hangsúlyozva, hogy a hidrogéncserével egy időben elektroncsere is létrejön. Minden úgy játszódik le, mintha a közegben a H 2 egyensúlyban lenne saját ionjaival, és azokkal egy előző típusú redoxrendszert alkotna: H 2 = 2H + + 2e. A két reakciót összeadva: Red = Ox + 2H + + 2e. Mint reverzíbilis redoxrendszereket, megemlíthetjük a kinon-hidrokinon-rendszert, a tejsav-piroszőlősav- és etil-alkohol-acetaldehid-rendszert, amelyek igen nagy szerepet játszanak az erjedés mechanizmusában. Ugyancsak igen fontosak a következő típusú redoxrendszerek: COH = COH = CO CO + 2H + + 2e. Ilyen típusú az aszkorbinsav, a dioximaleinsav, a redukton és más hasonló glukózszármazékok redoxrendszere, amelyek erjedési közegekben mint hatásos redukálóanyagok szerepelnek. A szerves, hidrogéncserés redoxrendszereknél is a rendszer oxidált vagy redukált formájáról beszélünk, de természetesen tudnunk kell, hogy itt már két különböző anyagról, molekuláról van szó. Redoxpotenciál. Az oxidációs-redukciós folyamatoknál az oxidált anyagról a redukáltra átmenő elektronok hatására a vezetőben (platinadrót) egy standard összehasonlító elektróddal (hidrogén vagy kalomel) szemben meghatározott feszültség keletkezik. Redoxrendszer oldatában ez a feszültség a redukált és oxidált forma arányától függ, azaz az oldat oxidáló-redukáló nívójától. Ez a feszültség az oldat (pl. a must vagy a bor) oxidációs-redukciós feszültsége, másképpen redoxpotenciálja. Minél oxidáltabb a közeg, annál magasabb a redoxpotenciál és fordítva. A redoxpotenciál értéke függ az oldatban jelenlevő oxidációs-redukciós anyagok kémiai természetétől, koncentrációjától, arányától, valamint a hőmérséklettől és a hidrogénion-koncentrációtól (ph-érték), mivel a hidrogénionok elektronokat vesznek fel, ezáltal befolyásolják az oxidációs és redukciós viszonyokat. Pontosabb meghatározással redoxpotenciálon értjük azt a feszültséget (E), amelyet a vizsgálandó oldatba kerülő, sima platinaelektród vesz fel egy normál hidrogénelektróddal szemben, amelynek feszültségét a megegyezés szerint zérónak veszik. Mivel azonban a redoxpotenciál mérésénél gyakorlatilag standardként telített kalomel elektródot használnak, amely 2,3 mv-tal pozitívabb a normál hidrogén elektródnál, ezért a közvetlenül mért feszültséghez (E H) ezt az értéket még hozzá kell adnunk: E = E H + 2,3 (18 C-on). A mérési hőmérséklettől függően a következő korrekciókat alkalmazzák: 1 o C-on 22 mv, 2 o C-on 249 mv, 2 o C-on 246 mv, 3 o C-on 243 mv. Minél oxidáltabb a közeg, tehát a must vagy a bor minél jobban levegőztetett, annál magasabb a redoxpotenciálértéke. Mustok, erősen levegőztetett borok redoxpotenciál-értéke 3 4 mv. Ha a bort levegőtől elzárva tartjuk, redoxpotenciálja fokozatosan csökken egy meghatározott értékig, amelyet határpotenciálnak nevezünk. Ez a határpotenciál boroknál 1 1 mv. Ilyen értékeket ér el pl. a hónapok óta palackban levő bor. Normálpotenciál. Normálpotenciálnak (E ) nevezzük azt a feszültségértéket, amelynél egy redoxrendszerben az anyag fele oxidált, fele redukált formában van jelen. A vas normálpotenciál-értékén [Fe ++ ] = [Fe +++ ]. A normálpotenciál értéke függ a rendszertől, minden anyagnál más és más. A Fe ++ /Fe +++ rendszer esetében pl. E = 8

91 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 7 mv és független a ph-értéktől. Ugyanez a helyzet minden első típusú redoxrendszernél (pl. a Cu + /Cu ++ rendszernél), E = 16 mv, függetlenül a ph-értéktől. A második típusú redoxrendszer normálpotenciálja függ a ph-értéktől, mert ennél az oxidáció-redukció hidrogénátvitelt jelent, mint ahogyan láttuk. Red = Ox + 2H + + 2e. Ezért tüntetik fel az ilyen típusú redoxrendszerek normálpotenciálját egy megadott ph-értéken. A redoxpotenciál tehát közegre, a normálpotenciál pedig egy rendszerre vonatkozó érték. Ha egy E redoxpotenciál-értékű oldatot vizsgálunk, melyben E normálpotenciál-értékű redoxrendszer van, akkor ebben az anyag akkor van félig oxidált és félig redukált állapotban, amikor E = E, az oxidált forma dominál, ha E nagyobb E -nál és fordítva. rh-érték. Láttuk, hogy a H 2 = 2H + + 2e rendszer úgy tekinthető, mint egy redoxrendszer, amely egyensúlyban van a közeg egyéb redoxrendszereivel és ugyanakkor résztvesz a H + -ionok és az anionok közti egyensúlyban is. H 2 a rendszer redukált, H + az oxidált formája. Egy közeg oxidációs-redukciós állapotát, nívóját tehát jellemezhetjük ezen egyensúly helyzetével, amely mint egy indikátor, a potenciál értékét jelzi. Ez az egyensúly kifejezhető a molekuláris hidrogén koncentrációjával, nyomásával [H 2] és a hidrogénionok koncentrációjával [H + ]. Minthogy [H 2] igen kicsi és erősen változó (1-8 -tól 1-2 bar-ig a borban), a negatív logaritmusával fejezzük ki (hasonlóan a ph-értékhez): rh = log [H 2], mint ahogyan ph = log [H + ]. Az rh-értékkel megadott hidrogéngáz-koncentráció (nyomás) az oxidáló-redukáló nívó kifejezése, amely igen kényelmes, de nem egy új, lényegileg különböző adat a redoxpotenciáltól, hiszen abból számítható ki a ph-érték ismeretében, így csak egy adatban kifejeződik a redoxpotenciálnak a ph értéktől való függése is, a következő módon: a H 2 = 2H + + 2e egyensúlyra alkalmazzuk a tömeghatás törvényét. Ebből levezetve: azaz ahol: K = konstans, amely 2 C-on,8 és 3 C-on,6, tehát: Az rh-érték a [H 2]-val ellenkező értelemben változik: növekszik, amikor a [H 2] csökken, azaz amikor a közeg oxidáltabb lesz. Az rh tehát a redukálónívót képviselő hidrogénnyomást fejezi ki, de ellenkező értelemben. Természetesen az rh a redoxpotenciállal azonos értelemben változik. Megegyezés, hogy oxidáló-redukáló szempontból a semlegességet egy olyan, ph-értékű savas oldat képviseli, amely semmilyen más anyagot a savon kívül nem tartalmaz. Ilyen oldatot megmérve E = 8 mv, ebből 2 Con: 81

92 A MUST KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A 27,6-nál alacsonyabb rh-értékek redukáló oldatokat, a magasabb értékek oxidáló oldatokat jelentenek. Az rh-skála értéke a legredukálóbb közegnek felel meg, amely a [H 2] maximumát tartalmazza. Ezt a normál hidrogénelektród képviseli, ahol [H 2] = 1, a hidrogén nyomása egyenlő 1 barral, tehát rh =. A legkisebb redukálóképességet (ami egyenlő a legerősebb oxidációval) a 42 érték adja, amely 1-42 bar hidrogénnyomásnak felel meg. Egy adott rh-értékű rendszer egy alacsonyabb rh-értékűt oxidálhat és egy magasabb értékűt redukálhat. Ugyanolyan ph-értékű közegek redukálódására vagy oxidálódására való hajlamát egyaránt jellemezhetjük redoxpotenciáljukkal vagy rh-értékükkel, sőt redoxrendszert jellemezhetünk akár a normál potenciállal (E ), akár a félig oxidált állapotnak megfelelő rh-értékkel (rh ). Különböző ph-értékű közegek oxidációs-redukciós állapotáról azonban az rh-érték jobb képet ad, mint a redoxpotenciál. Mivel a mustok és borok eléggé különböző ph-értékkel rendelkeznek, oxidációs-redukciós nívójuk összehasonlítására az rh-érték alkalmasabb. A szőlőfeldolgozás során nyert, levegőzött mustok rh-értéke között mozog. A tokaj-hegyaljai mustok rhértéke közötti. A must erjedés előtti pihentetése alatt az erjedés megindulásáig az rh-érték lassan, 1 2 egységgel, majd az erjedés alatt rohamosan csökken, egészen 1 12 értékig. 82

93 3. fejezet - AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA A biokémiában vagy a biotechnológiában fermentáción, illetve magyarul erjedésen a különböző kémiai összetételű szubsztrátumok mikrobiológiai úton történő lebomlását (átalakulását) értjük. A borászati gyakorlatban az erjedés mint megnevezés a must cukortartalmának [D(+)-glükóz és D(+)-fruktóz] borélesztők által etanollá és szén-dioxiddá való átalakítását jelenti. Ha egyéb szubsztrátum fermentációjáról beszélünk, mindig utalás történik a szubsztrátumra, illetve a folyamat milyenségére (pl. malolaktikus fermentáció biológiai almasavbomlás stb.). A must borrá erjedése, illetve erjesztése az egyik legősibb biotechnológiai folyamatnak fogható fel, az ún. borélesztők enzimrendszere soklépcsős biokémiai folyamatok során alakítják át a monoszacharidokat (glükóz/fruktóz) alkohollá. 1. Az erjedés feltételei szubsztrátok, ásványi anyagok, enzimek Mielőtt érdemben rátérnénk az erjedés biokémiájának részletes ismertetésére, vizsgáljuk meg közelebbről azokat az ún. koenzimeket, amelyek különböző enzimfehérjékhez kapcsolódva alapvetően katalizálják az erjedés mechanizmusát. NAD + vagy DPN + vagy (nikotinamid-adenindinukleotid difoszfopiridinnukleotid) A NAD + különböző dehidrogenáz-enzimek koenzime, reverzíbilisen két H-atomot képes megkötni. NAD + + 2H NADH + H + A NAD + tehát hidrogénátvitelre képes, eltérően a lakkáz és tirozináz enzimektől, amelyek -transzferázok(43. ábra). 43. ábra - A NAD + szerkezeti képlete A NAD + által létrehozott redoxrendszer a következő mechanizmus szerint működik (44. ábra). 44. ábra - NAD+-NADH redoxrendszer működési sémája 83

94 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA Egy NAD + által katalizált redoxreakciót ahol az egyik ágens oxidálódik, miközben a másik redukálódik az alábbi séma szemlélteti: TPP (kokarboxiláz vagy tiamin-pirofoszfátáz) A dekarboxiláz-enzimek koenzime. A dekarboxilázok a ketosavakat alakítják át eggyel kisebb C-atomszámú aldehidekké a következő séma szerint: A TTP kémiailag a tiamin (B 1-vitamin) és a pirofoszforsav (H 4P 2O 7) étere (4. ábra). 4. ábra - A TPP szerkezeti felépítése 84

95 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA ADP és ATP kofoszforilázok Az adenozin-di- és adenozin-trifoszfát a foszfáttranszportot (foszforilezés) végzik a biokémiai reakciókban és alapvető szerepet játszanak az energiatranszportban is. A koenzimek kémiai felépítését az ATP szerkezetével szemléltetjük (értelemszerűen a foszforsav-molekulák számának csökkenése ADP-t, illetve adenozin-monofoszfátot eredményez) (46. ábra). 46. ábra - Az ATP szerkezeti képlete Az energiacserében a koenzimek az alábbi séma szerint vesznek részt: 8

96 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA A harmadik, terminális foszfátmolekula nagy energiájú kötésben van jelen, amelynek ADP-vé és foszforsavvá való felhasadását energiafelszabadulás kíséri, miközben külső energiabefektetés szükséges ahhoz, hogy a harmadik foszfátkötés létrejöhessen a szervetlen foszfát és az ADP között. Leegyszerűsítve tehát azt mondhatjuk, hogy az energiatermelő kémiai reakciók, amelyek energiát képesek felszabadítani, lehetővé teszik ADP-ből és szervetlen foszfátból az ATP képződését, amely az energia raktározását végzi. Az így képződött molekulák azután felhasználódnak az energiaigényes biokémiai reakciókban, így tehát nélkülözhetetlenek a sejtek életfunkcióinak fenntartásában, különösen a szaporodásban. Koenzim-A (CoA-SH) A koenzim-a szerves savakkal reagálva erősen reakcióképes tioésztereket képez, és fontos szerepe van az acilcsoportok ( ) átvitelében: Ecetsavból képződik pl. az ún. aktív acetát: A CoA szerkezetében ugyanazon elemek fordulnak elő, mint más koenzimekben, illetve a B-vitaminok csoportjában (47. ábra). 47. ábra - A Co-A szerkezeti képlete 86

97 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA 2. Az alkoholos erjedés A mustban található erjeszthető cukrok közül a glükóz és a fruktóz koncentrációja számottevő. A teljesség kedvéért meg kell említenünk, hogy a mustban néhány grammos mennyiségben szacharóz is található, ezt azonban még az erjedés beindulása előtt a szőlőből származó invertáz enzim elbontja. (A borélesztők is rendelkeznek extracelluláris invertáz aktivitással.) A hexózok átalakítása alkohollá, illetve szén-dioxiddá a glikolízis vagy más néven az ún. Embden Meyerhof Parnass- (EMP-) reakcióút során történik meg. A glikolízis során a glükóz és a fruktóz piroszőlősavvá (piruvát) alakulnak, amelyből aztán végső soron az etanol képződik. Az alkoholos erjedés reakcióegyenlete Gay-Lussac szerint a következő: C 6H 12O 6 2 CH 3-CH 2-OH + 2 CO 2 + hő. A glikolízis során képződött piroszőlősav dekarboxileződik acetaldehiddé, amely a NADH 2 által katalizált reakcióban alkohollá redukálódik. A NADH 2 a glicerinaldehid-3-foszfát oxidációja során keletkezik. A két reakció egy redoxrendszert képez; ha a NADH 2 nem oxidálódna újra, leállna a glikolízis folyamata, amint végbement az összes NAD redukciója. A must borrá erjedése azonban sohasem jelent tiszta alkoholos erjedést, mivel nem mindegyik cukormolekula követi a Gay-Lussac-egyenletet, mivel egy részük az ún. glicerin-piroszőlősavas erjedésen megy át a Neubergegyenlet szerint: Az így képződött piroszőlősav esetenként acetaldehiddé dekarboxileződik, de nem használódik teljes egészében alkoholképződésre, hanem számos másodlagos termék prekurzora lesz, amelyek az anaerob fázisban képződnek. A glikolízis, illetve az alkoholos erjedés során 2 molekula ATP keletkezik. A borélesztők által végzett alkoholos erjedés teljes kémiai anyagmérlege tehát a következő: C 6H 12O ADP + 2 H 3PO 4 2 CH 3-CH 2-OH + 2 CO ATP + 2 H 2O Energetikai szempontból vizsgálva a fentieket, egy molekula hexóz alkohollá és szén-dioxiddá alakításához, szükséges szabad energiaváltozás 4 Kcal (168 KJ). Egy, az ATP-ban lévő foszfátkötés kialakításához 7,3 Kcal (3,7 KJ) energia szükséges, két kötés 14,6 Kcal-t (6,4 KJ) igényel. Ez az az energia, amely az élesztők életfeltételeinek biztosítására szolgál, különös tekintettel a szaporodásra, ugyanis az élesztők kizárólag az ATP-ből nyerik az ahhoz szükséges energiát. 87

98 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA A maradék (4-14,6 = 2,6 Kcal) (17, KJ) hő formájában szabadul fel, felmelegítve az erjedő közeget. Egy 18% cukrot tartalmazó must (1 mól/l cukorkoncentráció) alkoholos erjedése nyomán 2,6 C-os hőmérséklet-növekedés következne be, ha a képződött hő nem távozna a környezetbe. A hexózok aerob fázisban történő biológiai degradációja során (C 6H 12O 6 6 CO H 2O) a NADH 2 visszaoxidálása a levegő oxigénjével, illetve a piroszőlősav oxidációja a citromsav-körben (Krebs-ciklusban) hexózmolekulánként jelentős (kb. 38 ATP egyenérték mértékű) energia-visszanyerést tesz lehetővé. Az energia, amely egy molekula cukor elégetésekor szabadul fel, 686 Kcal-val (2881 KJ) egyenlő. Ebből 38 x 7,3 = 227,4 Kcal (9 KJ) áll rendelkezésre az élesztők életműködésének biztosítására. Érthető tehát, hogy miért mondják az erjedésről, hogy rossz energiahasznosító, és miért fogyaszt kevés élesztő sok cukrot. Az egy molekula cukor biológiai oxidációjakor nyert 686 Kcal (2881 KJ) energiával szemben az alkoholos erjedés során csak 4 Kcal (168 KJ), azaz,8% szabadul fel, amelyből mindössze 14,6 Kcal (6,4 KJ), azaz az egésznek 2,1%-a raktározódik ATP formájában az élesztők számára felhasználhatóan. Az aerob fázisban ahogy azt előzőekben már említettük 277,4 Kcal (116 KJ) energia raktározódik ATPformában, azaz egy molekula hexóz teljes oxidációjakor a nyerhető összes energia 4,4%-a használható fel az élesztők élettevékenységének biztosítására. Összefoglalva tehát úgy is fogalmazhatunk, hogy az erjedés kifejezés olyan biokémiai folyamatokat jelent, amelyek az energia rossz kihasználásával jellemezhetők azzal a következménnyel, hogy a sejtnek saját súlyához képest sok szubsztrátumot (cukrot) kell lebontania életműködési feltételeinek biztosításához. Az erjedés fázisai, részreakciói Az alkoholos erjedés mechanizmusa mintegy harminc, egymás után bekövetkező reakciót foglal magában, amelyeket különböző részben az előzőkben ismertetett enzimek katalizálnak. A borászat számára elengedhetetlenül fontos az erjedés részfolyamatainak és a másodlagos termékek képződésének ismerete, hiszen főként ezek során alakulnak ki a bor alkotórészei. Ahogy fentebb már említettük, a cukrok bontása a glikolízisnek nevezett folyamattal indul: 1. Foszforsavészterek képződése A hexózok foszforizálása során végül fruktóz-1,6-difoszfát alakul ki (48. ábra). 48. ábra - Foszforsavészterek kialakulása 88

99 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA A Neuberg-észter tulajdonképpen a glükóz-fruktóz-mannóz-6-foszfátok közös enol alakja, amely a foszfohexokináz-enzim hatására köt meg egy újabb foszfátgyököt és alakul át 1,6-difoszfáttá. Ebből következően tehát az energiafelhasználást 2 ATP 2 ADP átmenet reprezentálja. 2. Trióz-foszfátok képződése A második fázisban a hexóz-1,6-foszfát molekula 2 db három szénatomos molekulára triózokra bomlik. A hasadást az aldoláz, a triózok egymás közötti izomerizációját az izomeráz-enzim katalizálja (49. ábra). 49. ábra - Triozfoszfátok képződése 89

100 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA Az egyensúlyi állapot a dihidroxi-aceton-foszfát felé van eltolva, a további reakciókban mégis a glicerinaldehid- 3-foszfát vesz részt, tehát ez a vegyület az erjedési mechanizmus egyik sarokpontja, alapvető átmeneti terméke. 3. A piroszőlősav keletkezése Ebben az oxidációs fázisban a NAD + a hidrát formában lévő glicerinaldehid-3-foszfátot glicerinsav-3-foszfáttá oxidálja, miközben az oxidációs energia lehetővé teszi egy molekula ATP képződését ADP-ből és szervetlen foszfátból. A glicerinsav-3-foszfátból glicerinsav-2-foszfáton keresztül vízelvonással piroszőlősav (piruvát) keletkezik. A reakciósort a mutáz-, enoláz- és foszfatázenzimek katalizálják (. ábra). Az enolos hidroxilcsoportban lévő energiadús foszfátkötés lehetővé teszi az egy molekula ADP-vel való reakciót ATP keletkezése közben, valamint a piroszőlősav enol formában való felszabadulását, amely a keto formával tart egyensúlyt.. ábra - A piroszőlősav keletkezése Energetikailag a glicerinaldehid-3-foszfát piroszőlősavvá alakulása két molekula ATP képződésével jár. Egy molekula hexóz esetében tehát négy molekula ATP képződésével jár a piroszőlősavvá való átalakulás. 9

101 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA A glikolízis folyamata tehát a piroszőlősav képződéséhez vezet, amely az aerob légzési fázisban, a Krebsciklusban (citromsav-körben) vízzé és szén-dioxiddá oxidálódhat: CH 3-CO-COOH + /2 O 2 3 CO H 2O. Amennyiben oxigén nincs jelen, a piroszőlősav hidrogénakceptor lehet: (NADH 2 NAD), miközben közvetlenül D-tejsavvá alakul. Ha a redukciót dekarboxileződés előzi meg, a piroszőlősav acetaldehiddé alakul, amiből alkohol képződik! Amennyiben a glikolízis mindkét hidrogénatomja (NADH 2) másképpen használódik fel, a piroszőlősav nem tud redukálódni, és így számos szekunder (másodlagos) termék prekurzora lesz. 4. Az acetaldehid és az etanol képződése A glikolízis során keletkezett piroszőlősav dekarboxiláz-enzim hatására acetaldehiddé és szén-dioxiddá alakul. Ezen a ponton figyelhető meg az erjedéssel járó gázfejlődés. Az acetaldehid az alkoholdehidrogenáz-enzim katalizálta reakcióban etanollá redukálódik. A NADH 2-koenzim, amely a glicerinaldehid-3-foszfát glicerinsav-3-foszfáttá való oxidációja során képződik, redoxreakcióban redukálja az acetaldehidet. A redoxreakcióban tehát a víz alkotóelemeinek a két különböző aldehidben történő megkötése során a glicerinaldehid oxidálódik, az acetaldehid redukálódik (1. ábra). 1. ábra - Az alkoholos erjedés sematikus vázlata 3. Másodlagos (szekunder) termékek keletkezése 3.1. Tejsav képződése A monoszacharidok erjesztése során az élesztő mindig termel kis mennyiségben tejsavat. A kb. 4 mg/l-es erjedési tejsav-koncentráció (a kiindulási cukor,2-,3%-a) enzimatikus úton képződik: csekély mennyiségű piroszőlősav nem dekarboxileződik, hanem közvetlenül tejsavvá redukálódik a tejsav-dehidrogénáz katalizálta reakcióban: 91

102 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA Kétféle tejsav-dehidrogenáz enzimet ismerünk, amelyek a D(-)-tejsavat, valamint az L(+)-tejsavat eredményező reakciókat katalizálják. A borélesztők szinte kizárólag D(-)-tejsavat állítanak elő a cukorból (kivétel a Saccharomyces veronae (érvényes fajtanév: Kluyveromyces veronae), amely kizárólag L(+)-tejsavat termel. Az ún. biológiai almasavbomlás során a tejsavbaktériumok az L(-)-almasavból L(+)-tejsavat képeznek. (Az L konfigurációjú, a poláros fehér fény síkját balra forgató almasavból ugyancsak L konfigurációjú, de jobbra forgató tejsav keletkezik.) A glikolízis és az erjedés kapcsolatát az 2. és az 3. ábra mutatja be. 2. ábra - A glikolízis és az alkoholos erjedés kapcsolata 3. ábra - A szénhidrát-lebontó anyagcsere (katabolizmus) és az ebből kiinduló szintézisfolyamatok (anabolizmus) kapcsolatának vázlata 92

103 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA 3.2. A glicerin képződése, a glicerin-piroszőlősavas erjedés Ha megvizsgáljuk az alkoholos erjedés biokémiai reakcióit, szembetűnő, hogy az acetaldehid-3-foszfát oxidációja a megfelelő savvá, illetve az acetaldehid redukciója párhuzamosan futó folyamatok. A glikolízis kezdetén azonban a közegben még nincs jelen acetaldehid, így a NADH 2 (amely a glicerinaldehid-3-foszfát oxidációjakor keletkezik), hidrogénjét nem tudja az acetaldehidnek leadni, így a glikolízis folyamatossága érdekében más úton kénytelen újraoxidálódni. Az erjedő közegben jelen van a dihidroxi-acetonfoszfát, amely glicerin-3-foszfáttá redukálódik, majd egy része hidrolizálódva (foszfatázenzim) glicerinné alakul és kilép a sejtből. Tehát az alkoholos erjedés indukciós periódusát bevezető szakaszát nevezzük glicerinpiroszőlősavas erjedésnek. A NADH 2 glicerinképződés közben újra oxidálódik, így nincs akadálya a glikolízis további lépéseinek. Miután képződött a piroszőlősav és belőle dekarboxileződéssel az acetaldehid, gyakorlatilag nincs lehetőség a közvetlen tejsavvá, illetve alkohollá való redukálódásnak, a piroszőlősav és az acetaldehid felhalmozódik a közegben. Az acetaldehid megjelenése az alkoholos erjedés kezdete. Az acetaldehid felhalmozódásával párhuzamosan egyre inkább átveszi az elektronakceptor szerepét a NAD-koenzimek regenerálásában, így az alkoholos erjedés fokozatosan túlsúlyra jut a kezdeti glicerin-piroszőlősavas erjedéssel szemben. A glicerin jelenlétét az alkoholos erjedés közegéből különösen bor esetében Pasteur mutatta ki (4. ábra). 4. ábra - A glicerin-piroszőlősavas erjedés vázlata 93

104 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA Összefoglalva tehát az alábbi megfigyeléseket tehetjük: a. A glicerin képződése sokkal nagyobb intenzitású az erjedés induló fázisában (természetesen egy adott egyensúly szerint a teljes erjedési folyamat alatt van bizonyos mértékű glicerinképződés). b. Az acetaldehid és a glicerinaldehid-3-foszfát egyenlő koncentrációja esetén az acetaldehid redukálódik gyorsabban. c. SO 2 folyamatos adagolása az acetaldehid megkötése révén növekvő glicerin-koncentrációt eredményez az erjedő közegben. Íly módon a cukor 2 3% glicerinné alakítható. (A normális erjedési folyamatban 3 8%.) Az 2. ábra alapján azonban belátható, hogy ez csakis az alkoholtermelés rovására valósítható meg, és az élesztő számára kevesebb ATP színtézisét teszi lehetővé Ecetsav képződése az erjedés alatt Ha az erjesztett cukormennyiség függvényében vizsgáljuk, az erjedés kezdetén ecetsav-növekedést, majd ecetsavcsökkenést figyelhetünk meg. A lefutás nagyban függ az erjesztést végző élesztőtörzstől (. ábra). Az ecetsavképződés módjával kapcsolatban jelenleg több hipotézis van. Az egyik szerint valószínűleg az acetaldehid diszmutációja révén keletkezik: 2 CH 3-CHO + H 2O CH 3COOH + CH 3CH 2OH. A redoxreakciónak a magasabb ph kedvez, de kifejezetten savas közegben is lejátszódik az acetaldehid egy részével, tehát ebből ered az erjedő közegben jelen lévő ecetsav (,, g/l). A képződés másik lehetséges módja enzimatikus. Az élesztőknek ugyanis van NADP-koenzimmel működő aldehid-dehidrogenáz enzimük is, amely az acetaldehidet ecetsavvá oxidálja. Bár az enzim működését a semlegeshez közeli vagy lúgos ph támogatja, egyes szerzők szerint szerepe van a must erjedése során keletkező ecetsav képződésében is (6. ábra).. ábra - A glicerin-piroszőlősavas erjedés vázlata 94

105 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA Az erjedés során az élesztők nemcsak termelnek, hanem fel is használhatnak ecetsavat. Az élesztők ecetsavhasznosítása acetaldehiddé redukálással indul, előnyben részesítve az alkoholos erjedést a glicerinpiroszőlősavas erjedéssel szemben (csökkent glicerinkoncentráció), nő az acetaldehidből képződő másodlagos termékek koncentrációja. Fentiek alapján tehát áterjesztéssel bizonyos határig csökkenthető a borok illósav-tartalma Piroszőlősavból származtatható másodlagos termékek A piroszőlősav átlagos koncentrációja borokban 8 mg/l. Ahogy azt már az előzőekben említettük, számos másodlagos termék keletkezésének kiindulópontja lehet (6. ábra). 6. ábra - Másodlagos erjedési termékek képződési lehetőségei piroszőlősavból (Usseglio-Tomasset, 199) 9

106 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA Prekurzora lehet az acetil-coa-nak, melyből hidrolízissel ecetsav keletkezik. Az acetil-koenzim-a képződésének két útja ismert: a) Oxidáció NAD segítségével szén-dioxid-képződés közben 96

107 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA b) Hangyasav képződésével Ez utóbbi elhanyagolható, a képződött hangyasav mennyisége néhány mg literenként. Acetoin (acetilmetil-karbinol) keletkezése Két molekula piroszőlősav kondenzációjakor keletkezik (ún. acetoin-kondenzáció). Elsősorban az erjedés kezdeti szakaszában, aerobiózisban képződik (7. ábra). 7. ábra - Az acetaldehid, acetoin és magasabbrendű alkoholok képződése az alkoholos erjedés során 97

108 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA Diacetil képződése Az acetoin oxidációjával keletkezik néhány mg/l-es koncentrációban, szintén az erjedés elején. A diacetil, 2, mg/l-es koncentrációban hozzájárul a jellegzetes boraroma kialakulásához. Feltételezhető egy hagyományos kondenzáció is az acetaldehid és az ecetsav között, majd az így nyert diacetilből egy redoxreakcióban egy acetoin- és egy ecetsav-molekula képződik: 98

109 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA Az előzőektől eltérően is képződhet a diacetil, piroszőlősav és acetaldehid reakciójával, az α-aceto-hidroxisavszintetáz enzim segítségével. 99

110 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA Az erjesztendő közegben (must) levő valin koncentrációja befolyásolja az α-aceto-hidroxisav-szintetáz enzim képződését, így az α-acetolaktátét is (ha kevés a valin, sok az enzim is fordítva). A prekurzor végül is nem a valin, hanem a piroszőlősav, amelyből acetoinon keresztül képződik a diacetil. 2,3 butándiol vagy butilénglikol Az erjedés anaerob fázisában keletkezik az acetoin redukciójával. Maximális koncentrációja borokban 1 g/l (8. ábra). 1

111 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA 8. ábra - Az ecetsav, glcerin, 2,3-butándiol és a kötött savak képződése az alkoholos erjedés alatt Almasav képződése piroszőlősavból A piroszőlősav a Wood-Werkman-reakcióban karboxileződik oxálecetsavat eredményezve, amelyet aztán az élesztő almasavvá alakít. Ez az elméletileg bebizonyított reakció a borban gyakorlatilag nem jelent almasav többletet, mivel a spontán almasavbomlás kompenzálja a koncentrációnövekedést. Borostyánkősav képződése piroszőlősavból a) Piroszőlősav almasav (lásd fentebb) fumársav borostyánkősav 11

112 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA b) Borostyánkősav képződhet két molekula Acetil-CoA oxidatív kondenzációjakor is: Az így kapott borostyánkősav dekarboxileződés után propionsavvá alakulhat (ez utóbbi normál erjedés esetén nyomokban megtalálható a borban). A két képződési reakció valószínűleg egymás mellett, párhuzamosan játszódik le. A képződött borostyánkősav az egyik legjellegzetesebb másodlagos erjedési termék, maximális koncentrációja 1, g/l körüli. A borostyánkősav képződését aminosavból (glutaminsav) levezetve (dezaminálás, dekarboxilezés, oxidáció) is magyarázták. Jóllehet az élesztők enzimrendszere képes a fenti átalakításra, a mennyiségi viszonyok figyelembevételével azonban a borostyánkősav képződése nem magyarázható, ugyanis ez utóbbi képződött mennyisége jóval nagyobb, mint az a közegben lévő aminosavból következhet még akkor is, ha annak folyamatos szintézise biztosított. A borostyánkősav tehát tipikus erjedési melléktermék, ha egészséges, érett szőlőből származó mustot erjesztünk. Amennyiben nem teljes érésben lévő vagy mikroorganizmusok (pl. Botrytis) által fertőzött szőlőről van szó, akkor a mustban is előfordulhat. Normális esetben azonban csak a bor alkotórésze. Citramálsav (metil-almasav) képződése piroszőlősavból Régebben a citromsav baktériumos lebontásából eredeztették, azonban bizonyították, hogy csak az alkoholos erjedés során képződik, és a biológiai almasavbomlás során a tejsavbaktériumok a citromsavból nem képezik. Az élesztő, ecetsav (Ac-CoA) és piroszőlősav koncentrációjával szintetizálja: 12

113 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA A citramálsav a borokban 3 mg/l-es koncentrációban fordul elő. 3.. Nitrogéntartalmú összetevők lebontása az alkoholos erjedés során A nitrogéntartalmú vegyületek a mustban ammónia, aminosavak, polipeptidek és fehérjék (proteinek) formájában vannak jelen. Az élesztők a fehérjéken kívül képesek mindegyik típus szükség szerinti nitrogénforrásként való felhasználására, kezdve a legkönnyebben asszimilálható ammónia-nitrogénnel. Mindazonáltal a jellemző aminosavak jelenléte a szubsztrátumban megkönnyíti az erjedést, amennyiben az élesztő képes a háromféle nitrogénasszimiláció valamelyikére: 1. Közvetlen aminosav-felvétel a szubsztrátból. Az aminosavak nagyobb része így vevődik fel, az élesztő csak abban az esetben dezaminálja az aminosavakat, ha a különböző aminosavak aránya számára nem megfelelő. 2. Az aminosavakból egy oxidációs-redukciós mechanizmus során ammónia szabadul fel, mely könnyen asszimilálható. Az aminosavak között vannak H-donorok és H-akceptorok, ez tehát megmagyarázza, hogy egy aminosavkeverék miért hatásosabb, mint a keverék összetevői külön-külön. Lejátszódnak ugyanis a következő típusú reakciók: 13

114 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA Adjuk össze a két egyenletet: Látszik tehát, hogy az aminosav-keverék bőséges ammónia-nitrogén forrás, amely az élesztő számára könnyen asszimilálható. A H-donor típusú aminosavakból 4H szabadulhat fel, amely a NAD számára felvehető. Ennek a reakciónak a lejátszódása a következő: aminosavból oxidációval iminosav keletkezik: az iminosav hidrolizálódik ketosav és ammónia képződése közben: oxidatív dekarboxilezés: egy szénatommal rövidebb karbonsav, CO 2 és 2H keletkezése 3. Ehrlich-féle asszimiláció Dezaminálás és dekarboxileződés során magasabb rendű alkoholok képződnek (9.ábra). A ketosavakhoz (amelyek aztán dekarboxileződnek majd redukálódnak) az ún. transzaminálódással is el lehet jutni. A transzaminálódási folyamatokban az α-keto-glutársav vesz részt (6. ábra). 9. ábra - Magasabb rendű alkoholok képződése aminosavakból 14

115 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA 6. ábra - Magasabb rendű alkoholok képződése aminosavakból transzaminálódással Ugyanilyen mechanizmus szerint képződik a valinból a 2-metil-1-propanol (izobutilalkohol), a leucinból a 3- metil-1-butanol (inaktív izoamilalkohol) izolencinból a 2-metil-1-butanol (aktív izoamilalkohol). Ezek a bor legfontosabb magasabb rendű alkoholjai, amelyek közvetlen prekurzora, az α-aminovajsav, nem található meg a mustban. 1

116 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA Nézzük meg most röviden az élesztő aminosav-szintézisének mechanizmusát, ugyanis miközben az erjedéskor a must aminosav-tartalmát az élesztő nitrogénforrásként hasznosítja, az erjedés során maga is termel aminosavakat. Az ammónia-nitrogén felhasználása az α-keto-glutársav segítségével történik, glutaminsav képződése közben: A többi szintetizált aminosav vagy a glutaminsav-váz módosításával, vagy a megfelelő ketosav és a glutaminsav közötti transzaminálódással származtatható. 16

117 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA 3.6. Magasabb rendű alkoholok képződése Ahogy az előzőekben láttuk, az aminosavakból dezaminálással és/vagy transzaminálással képződött ketosavakból magasabb rendű alkoholok alakulnak ki. Ezekhez a ketosavakhoz azonban a glikolízis során is el lehet jutni (lásd: piroszőlősav), tehát végső soron a magasabb rendű alkoholok ily módon az erjeszthető monoszacharidokból is kialakulhatnak az élesztő tevékenysége révén. Nagy valószínűséggel tehát a magasabb rendű alkoholok az alkoholos erjedés során aminosavakból is és cukorból is képződnek. Megfigyelték, hogy az élesztő ammónia-nitrogént felhasználva képes a számára szükséges összes aminosav szintetizálására, illetve ha kizárólag ammónia vagy karbamid a nitrogénforrás, csak csekély mennyiségű magasabb rendű alkohol képződik. Ha pedig a nitrogénforrás csak aminosavakból áll, azaz szükséges a dezaminálás, jelentős koncentrációban (6 1 mg/l) képződnek magasabb rendű alkoholok. Usseglio-Tomasset (1978) szintetikus közegben végzett erjesztési kísérletei szerint a következők állapíthatók meg: Egy 18 g/l cukrot tartalmazó, 3,2 ph-jú oldatban nitrogénforrásként vagy ammóniát (karbamidot) vagy egyenként különböző aminosavakat adagoltak, majd borélesztővel kierjesztették. Az aminosavak minőségétől függetlenül mindig négyféle magasabb rendű alkohol képződik: 1-propanol, 2-metil-1-propanol (izobutilakohol), 3-metil-1-butanol (inaktív izo-amil alkohol), 2-metil-1-butanol (aktív izo-amil alkohol). Az élesztő tehát a fenti alkoholok prekurzor-ketosavait szintetizálja, amelyek dekarboxileződésével, illetve redukciójával az egy szénatommal rövidebb láncú alkoholok nyerhetők. Ezek a ketosavak a következők: α-ketovajsav (4C), α-ketoizovaleriánsav (C), α-ketokapronsav (6C), α-keto-β-metilvaleriánsav (6C). Természetesen ezek a ketosavak természetes közegben az Ehrlich-féle mechanizmus szerint a többi aminosavból képződött ketosavval együtt is képződhetnek. A magasabb rendű alkoholok tehát a cukorból képződött piroszőlősavból (lásd glikolízis) kiindulva is keletkezhetnek, az alábbi reakcióséma szerint: 17

118 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA Amennyiben természetes szőlőmust nitrogénkoncentrációját ammónia-nitrogénnel növeljük, csökken a képződött magasabb rendű alkoholok koncentrációja Kéntartalmú aminosavak képződése Az élesztő az alkoholos erjedés során képes a mustban található szulfátok redukciójával kénhidrogén (H 2S; 1 1 μg/l) szintetizálására, továbbá szulfitionok (SO 3 2- ) képzésére, amelyek a borban biszulfition formájában (HSO 3- ) találhatók. Az élesztő típusától és a körülményektől függően 1 8 mg/l SO 2 képződhet, azonban az élesztők nagy része nem termel 1 2 mg/l-nél többet; csak a különleges, direkt SO 2-termelő törzsek azok, amelyek az akár 2 mg/l SO 2-képződést is lehetővé teszik. Nézzük tehát a két fő kéntartalmú aminosav (Lcisztein és a metionin) bioszintézisét prekurzoraikból (aszparaginsav, illetve szerin) és a szulfátredukcióból származó H 2S-ből kiindulva (61. ábra). 61. ábra - Kéntartalmú aminosavak keletkezése 18

119 AZ ERJEDÉS BIOKÉMIÁJA Az erjedés alatti H 2S-képződés nem keverendő össze a merkaptánok jelenlétével, amelyek az erjedés után sokáig seprőn tartott borokban keletkezhetnek. Néhány mg/l koncentrációban jelen lévő kéntartalmú komponensek merkaptán esetében nehezen eltávolíthatók és a bornak kellemetlen ízt, illatot kölcsönöznek. Az erjedés alatti H 2S természetesen nem csak a szulfátok redukciójából származhat, hanem a must mint szubsztrátum kéntartalmú aminosavainak lebontásából is, amelyet a még élő, de már nem erjesztő élesztők végeznek el. A képződött H 2S különösen az erjedés induló szakaszában érezhető érzékszervileg, normális esetben a CO 2 gyakorlatilag kiűzi az erjedő borból. 19

120 4. fejezet - A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A bor különböző szervetlen és szerves anyagoknak, vegyületeknek valódi és kolloid alkoholos-vizes oldata. A kémia, fizika, az analitikai módszerek fejlődésével a bornak mind több és több alkotóelemét ismerjük meg s azonosítjuk. A bor alkotórészeinek mennyisége igen különböző, néhány tized mg-tól, esetleg μg-tól egészen 1 g-ig változik literenként. Borászati tulajdonságaik szempontjából azonban (befolyásuk a bor érzékszervi tulajdonságaira, kémiai átalakulásaira) nem mindig a kis mennyiségben jelenlévők azok, amelyek a legkevésbé jelentősek. A bor összetételének alapos, részletes ismerete rendkívül fontos a borászat számára. A bor alkotórészei alakítják ki érzékszervi jellegét, tulajdonságait. Az összetétel ismerete lehetővé teszi az egyes borfajták, -típusok jellemzését, megkülönböztetését. S ami talán a legfontosabb, a bor összetétele megszabja a benne lejátszódó kémiai és fizikai folyamatokat, a pinceműveletek, kezelések eredményét. Az összetétel ismerete nélkül lehetetlen a bor életét úgy irányítani, hogy a legjobb végterméket a legrövidebb idő alatt, a legkevesebb költséggel érjük el. Jól kell ismerni a bort ahhoz, hogy jól kezelhessük, ez a borászat egyik irányító elve. Éppen a felsorolt okok miatt a borkémia egyik fő feladata a bor összetételének alapos és mind részletesebb ismerete. A bor összetétele természetesen nem állandó. Az erjedés befejeztével megjelenik ugyan a szőlőtermelés végcélja, az újbor, de egyelőre még maga is csak kiinduló anyag, amelynek hosszú úton kell végigmennie, amíg végső állapotát, a fejlett állóképes palackozott bort eléri. Különböző stádiumaiban a bor mindenkori összetétele sem nyugalmi állapotot, stagnálást, statikus egyensúlyt jelent, hanem állandó változások, sokszor ellentétes irányú folyamatok pillanatnyi, dinamikus egyensúlyát. Nem beszélhetünk tehát sohasem egy bor állandó, végleges összetételéről, hiszen még a palackozott borban is történnek, bár igen lassú, de állandó változások. Így az összetétel a bornak nem állandó, változatlan, hanem mindig változó, fejlődő vagy visszafejlődő tulajdonsága. A fejlődés csúcspontja is változik a bor fajtája, típusa, a kezelés célja és a fogyasztó ízlése szerint. A bor összetételének ismertetésekor minden fontosabb alkotórészt tárgyalunk, azokat is, amelyekről már a mustnál esett szó, hiszen ezek is több-kevesebb változáson mennek át az erjedés alatt. Ezeknél természetesen az anyag összetételét, általános tulajdonságait újból nem ismertetjük. (Lásd 2. és 3. fejezet.) Beszélni kell a bor alkotórészeinek csoportosításáról. Ennél több szempontot vehetnénk figyelembe. Lehetne fontosságuk szerint csoportosítva tárgyalni, származásuk szerint (mustból, erjedésből, későbbi változásokból származók) vagy a szokás alapján kialakult sorrendben. Mindezeket mellőzve azt tartjuk célszerűnek és logikusnak, hogy az alkotórészeket kémiai beosztásuk, hovatartozásuk, tulajdonságaik szerint csoportosítva tárgyaljuk. Ennek alapján a bor összetételét a következő beosztásban, alfejezetekben ismertetjük: 1. Alkoholok. 2. Cukrok. 3. Szerves savak. 4. Fenolos vegyületek.. Nitrogéntartalmú anyagok. 6. Pektinek és poliszacharidok. 7. Aromaanyagok 8. Ásványi anyagok. 9. Vitaminok. A borokban előforduló legfontosabb funkciós és vegyületcsoportokat a 9. és a 1.táblázatban mutatjuk be. 11

121 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 9. táblázat - A borokban előforduló legfontosabb funkciós és vegyületcsoportok 111

122 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 1. táblázat - A borokban előforduló legfontosabb gyűrűs funkciós és vegyületcsoportok 1. Alkoholok E csoport a következő fontosabb alkotórészeket foglalja magába: metil-alkohol, etil-alkohol, magasabb rendű alkoholok (N-propil-, izo-propil-, izo-butil-, N-amil-, izo-amilalkoholok), glicerin, 2,3-butilénglikol (2,3- butándiol), mezo-inozit, mannit, szorbit. 112

123 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Metil-alkohol Egyértékű alkohol: CH 3-OH. Forrpontja 64,7 C. Sajátos szagú, éghető, vízzel és etil-alkohollal korlátlanul elegyedő folyadék. Erősen mérgező hatású. A borok mindig tartalmaznak metil-alkoholt 2 3 mg/l mennyiségben. Ez a kis mennyiség a szőlő pektinjeinek (oldható pektinek és protopektinek) erjedés alatti hidrolíziséből ered. A szőlő szilárd részei mindig több pektint tartalmaznak, mint a bogyóhús, ezért a törkölyön erjesztett borok, a vörösborok több metil-alkoholt tartalmaznak, mint a nem törkölyön erjesztettek. Természetesen a fajták szerint is van különbség a borok metil-alkohol-tartalmában. A direkttermő borokban általában több a metil-alkohol, mint az európai szőlőkből származókban. Orvosi vélemény szerint már 8 1 g metil-alkohol elfogyasztása súlyos látási zavarokat idézhet elő, 3 4 g pedig már több esetben halálosnak bizonyult, a feltétlenül halálos adag g. Egy liter bor metil-alkoholtartalma a maximális esetben is csak,3 g körül van, tehát jóval a veszélyes határ alatt, mégis kívánatos, hogy a borok metil-alkohol-tartalma minél kisebb legyen. Nagyszámú hazai vizsgálatok alapján a borok metil-alkohol-tartalma mg/l között volt. Fehérborokban , siller- és vörösborokban 4 16, direkttermő (Noah, Elvira, Seibel-hidbridek) borokban mg/l metil-alkohol található. Etil-alkohol Egyértékű alkohol: CH 3-CH 2-OH. Forrpontja 78,3 C. Sűrűsége 2 C-on,7892 g/cm 3. Színtelen, jellegzetes ízű, gyenge illatú folyadék. Gyúlékony, kékes lánggal ég. Vízzel minden arányban keveredik, eközben hő fejlődik és térfogat-összehúzódás (kontrakció) jön létre, ezért 3,9 rész alkohol és 49,8 rész víz összekeverésekor 13,7 rész helyett csak 1 rész keverék lesz. Az alkohol igen sok szerves anyag (gyanták, zsírok, illóolajok stb.) oldószere. A víz- és az alkoholkeverékek sűrűségéből kiszámítható a keverékben levő alkohol mennyisége. Az alkohol enyhén oxidálva acetaldehiddé, majd ecetsavvá alakul. A cukorból képződő alkohol mennyisége függ még az élesztőfajtáktól, valamint attól, hogy az erjedés folyamán távozó szén-dioxid mennyi alkoholt ragad magával. Természetesen a keletkezett alkohol mennyiségét elsősorban a must cukortartalma szabja meg, de csak egy bizonyos határig, mert a nagyobb cukortartalmú mustokat az élesztők általában nem tudják bizonyos alkoholfokon felül kierjeszteni. Az alkohol a bor egyik legfontosabb alkotórésze, természetes védő- és tartósítóanyaga. A nagyobb alkoholtartalmú bor jobban ellenáll a mikroorganizmusok okozta borbetegségeknek. A bor alkoholtartalma közvetlenül függ a szőlő érettségi állapotától. Nagy alkoholfokok csak egyes évjáratokban, bizonyos termelési feltételek mellett, megfelelő fekvésekben keletkeznek, de rendszerint a mennyiség rovására. A kiemelkedő évjáratok borai csaknem mindig nagy alkoholtartalmúak. Végeredményben az alkoholtartalom a bor minőségének egyik igen fontos, de nem egyedüli meghatározója. A borok alkoholtartalma széles határok között változhat. A természetes úton keletkezett alkoholtartalom 7 17, igen ritka szélső esetekben 19 v/v% között változik. Az alkohol a borban kémiailag stabil, igen kis része ugyan szerves savakkal és aldehidekkel észtereket és acetátokat képez, amelyek fontos szerepet játszanak a bukéanyagok kialakulásában, de ez mennyiségileg nem jelentős. Ecetsav-baktériumok azonban megtámadják és ecetsavvá oxidálják, a mikoderma élesztők pedig vízre és szén-dioxidra bontják. A párolgás következtében kismértékű, de állandó alkoholcsökkenés keletkezik, különösen fejtéskor és mozgatáskor. Édes borok utóerjesztése során az alkoholtartalom növekedhet. Az előbbieket egybevetve a száraz borok alkoholtartalma lassan, de állandóan csökken. Magasabb rendű alkoholok A két szénatomnál többet tartalmazó, egyértékű alkoholokat nevezzük magasabb rendű alkoholoknak vagy valódi kozmaalkoholoknak, kozmaolajoknak. Ezek az alkoholos erjedéskor, a már ismertetett módokon változó mennyiségben melléktermékekként képződnek. Általában kozmaolajoknak nevezzük a kierjedt folyadék alkoholos desztillálásakor nyerhető, magasabb forrpontú részeket, amelyek magasabb rendű, egyértékű alkoholokból és más anyagokból (észterek, savak, terpének, furfurol stb.) tevődnek össze. Az alkoholos erjedéskor képződő valódi kozmaalkoholok a következők: normál propil-alkohol: CH 3-CH 2-CH 2-OH, forráspontja 97,2 C, kellemes szagú folyadék, 113

124 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE izopropil-alkohol: CH 3-CHOH-CH 3, forráspontja 82, C, izobutil-alkohol: (CH 3) 2=CH-CH 2OH, forráspontja 17 C, jellemző illatú folyadék, aktív amil-alkohol: C 2H -CH(CH 3)-CH 2OH, forráspontja 128 C, optikailag aktív, balra forgató, izoamil-alkohol: (CH 3) 2=CH-CH 2-CH 2OH, forráspontja 131 C, jellemző szagú, 4 rész vízben oldható, optikailag inaktív folyadék. A magasabb rendű alkoholok az erjedés során képződő másodlagos termékek, 1 mg/l-nyi mennyiségben a borok normális alkotórészei. Legfontosabbak közülük az izobutil-alkohol és az izoamil-alkohol. Keletkezésük módjait az erjedésnél ismertettük. A kozmaalkoholoknak és oxidációs termékeiknek (aldehidek, savak) nagy szerepük van a bor érzékszervi tulajdonságainak, illatanyagainak kialakulásában. Szerves savakkal észtereket, aldehidekkel acetálokat képeznek, amelyek kellemes illatú és aromájú vegyületek. A normál propil-alkohol és az izopropil-alkohol mennyisége a borokban csak néhány mg/l. Az izobutilalkoholtartalom 2 mg/l között van, az amil-alkoholtartalom 1 3 mg/l, ebből kb. 2% az aktív amilalkohol, a többi izoamil-alkohol. Glicerin Háromértékű alkohol: CH 2OH-CHOH-CH 2OH. Édes ízű, színtelen, szagtalan szirupszerű folyadék. Fajsúlya 2 C-on 1,264. Vízzel és alkohollal korlátlanul elegyedik. C alatt kristályos tömeggé merevedik. 29 C-on csaknem bomlásmentesen átdesztillálható. Az alkoholos erjedés másodlagos terméke. Egyes esetekben a szőlőben is képződhet, a Botrytis cinerea működésének eredményeképpen. Az alkoholos erjedés elején képződik a glicerin legnagyobb része: az első g cukor erjedése alatt keletkezik a bor glicerintartalmának több mint fele. A képződött mennyiség függ a must kezdeti cukortartalmától, az élesztő fajtájától és az erjedés körülményeitől (hőmérséklet, savtartalom, levegőztetés, kénezés). Az alkohol után a glicerin a bor legnagyobb mennyiségű alkotórésze, a bor extraktanyagainak jelentős részét képezi. Édes ízénél, nagy viszkozitásánál fogva bizonyos mértékű lágyságot, simaságot, bársonyosságot, testességet kölcsönöz a bornak. A glicerin mennyisége a borokban eléggé állandó annak ellenére, hogy sok tényezőtől függ kialakulása. Mennyisége legtöbbször 6 és 1 g/l között van 1 g alkoholra számítva, ez az alkohol súlyának 1/1-ét, 1/1-ét jelenti. Ezen értékeknél több vagy kevesebb ritkán található, kivéve a botritiszes szőlőkből származó borokat, amelyek glicerintartalma sokkal nagyobb is lehet. A magyar borok glicerintartalma is hasonló határok között mozog: 6 1 g/l, kivéve a speciálisan készült tokaji bortípusokat. Az erősen botritiszes szőlőből készült borok nálunk főleg a Tokaji szamorodni és az aszúborok az átlagosnál jóval több glicerint tartalmazhatnak, így a Tokaji szamorodni borok 1 14 g/l, az aszúborok 7 24 g/l glicerint tartalmaznak. A glicerin mennyisége a borban az ászkolás folyamán csökkenhet, mert baktériumok megtámadják és lebontják. Etilénglikol (EG) Édeskés ízű, mérgező tulajdonságú, kétértékű alkohol: HO-CH 2-CH 2-OH (d 2 C = 1,11). mg/l-es koncentrációban (általában 1 mg/l alatti) a borok természetes alkotórésze. L-szerinből képződik. Képződését az alacsony hőmérséklet, a lassú, vontatott erjedés elősegíti. Dietilénglikol (DEG) HO-CH 2-CH 2-O-CH 2-CH 2-OH (d 2 C=1,12). Mérgező tulajdonságú, a bornak nemtermészetes alkotórésze, jelenléte hamisításra utal. 1,2-propilénglikol (propándiol, PG) Nem mérgező, a bor természetes alkotórésze ( mg/l). 114

125 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Az említett vegyületeket hűtőközegként alkalmazzák. A propándiol koncentrációját az O.I.V. csendes borokban 1 mg/l-ben, míg pezsgőknél 3 mg/l-ben maximálja. 2,3-butilénglikol (2,3-butándiol) Kétértékű alkohol: CH 3-CHOH-CHOH-CH 3. A 2,3-butilénglikol az erjedés alatt képződik, az acetoin redukciója által. A magyar borok,42 1,46 g/l butilénglikolt tartalmaznak. A bornak tehát mennyiségileg is fontos alkotórésze. Keserű-cukros ízű anyag, a borokban stabil, a glicerint erjesztő baktériumok nem támadják meg. Mezo-inozit Hatértékű alkohol, a must összetételénél ismertettük. A szőlőből származik, mennyisége keveset csökken az erjedés alatt, mert az élesztők egy kis részét felhasználják életműködésükhöz. Ezen kívül változatlanul megmarad, mert nem erjeszthető. A borok 2 7 mg/l mennyiségben tartalmazzák: a fehérborok mezo-inozit-tartalma átlagban mg/l, a vörösboroké 3 mg/l. Az ászkolás folyamán tejsavbaktériumok megtámadják és részben, egyes esetekben teljesen lebonthatják. Mannit Hatértékű alkohol: CH 2OH-(CHOH) 4-CH 2OH. Édes ízű, tű alakú kristályokban kristályosodik. Olvadáspontja 166 C. Jelenléte a borban rendellenes, hibás erjedésre mutat: a fruktóz tejsavbaktériumok által keletkezett erjesztéséből ered. Ha erjedés alatt a hőmérséklet 3 C fölé emelkedik, az élesztők megszüntetik működésüket, az erjedés megáll, és az édesen maradt bor kedvező közeg az anaerob baktériumok fejlődéséhez. Ezek megtámadják a glükózt és fruktózt, annál inkább, minél kisebb a savtartalom; tejsav és ecetsav keletkezik, ezen kívül a fruktózból mannit is. Ha a bor ászkolása alatt bekövetkező malolaktikus erjedés hosszan elhúzódik, és a bor még ki nem erjedt cukrot tartalmaz, a baktériumok a cukrot is megtámadják, s ilyenkor is képződik mannit. Hibás erjedés vagy mannitos erjedésbe átmenő almasavbomlás következtében a mannit mennyisége jelentékenyen megszaporodhat: 1 3 g/l lehet. Szorbit 11

126 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Hatértékű alkohol: CH 2OH-(CHOH) 4-CH 2OH, a mannit izomérje. Kis mennyiségben (1 mg/l alatt) a szőlőből ered. Ezenfelüli mennyisége hamisításra, gyümölcsborokkal való házasításra mutat, mivel a gyümölcsboroknak rendes alkotórésze a szorbit. 2. Cukrok A borba természetes vagy egyéb úton került fontosabb cukrok a következők: D-glükóz, D-fruktóz, L-arabinóz, D-xilóz, szacharóz. A glükóz és a fruktóz a hexózokhoz, az arabinóz és a xilóz a pentózokhoz, a szacharóz pedig az összetett cukrokhoz tartozik. Szacharóz természetes úton nem lehet a borban, a pentózok mennyisége kicsi, így a bor esetleges cukortartalma lényegileg glükózból és fruktózból áll. A borok cukortartalma igen változó, függ a must cukorfokától, az erjedés körülményeitől, az élesztő fajtájától, a bor tárolásától, kezelésétől. A borok többsége száraz, azaz legfeljebb néhány g/l cukrot tartalmaz. Természetes úton akkor keletkezik cukrot tartalmazó édes bor, ha a must cukorfoka olyan nagy, hogy az élesztő normális körülmények között nem tudja teljesen kierjeszteni. Természetesen nem beszélhetünk egy bizonyos cukorhatárértékről, amelyen túl a must már nem erjed ki teljesen, mert a különböző élesztőfajták nem egyformán erjesztenek. Egyes élesztőfajták 24 cukorfokos mustot is teljesen erjesztenek, mások 22 fokosat sem, nem is beszélve az erjedés kedvező vagy kedvezőtlen körülményeiről. Kivételesen kedvező évjáratokban töppedés, aszúsodás, nemes rothadás következtében a must cukortartalma elérheti a 3 4 g/l-t is, ilyenkor a borban 2 g/l cukor is lehet. Általában azonban a természetes édes borok cukortartalma néhány g-tól 8 9 g-ig változik literenként. A cukrot tartalmazó borok tárolása, kezelése mindig több gondot okoz, mint a száraz boroké: az időként bekövetkező utóerjedések zavarják a bor fejlődését, tisztulását, nehezebb a stabilitás elérése is. Hexózok A glükóz és fruktóz az édes borok természetes alkotórésze, a szőlőből származik. Tulajdonságaikat, mennyiségüket, arányukat a mustnál tárgyaltuk. A bor kierjedetlen cukortartalmában azonban a glükóz és a fruktóz aránya más, mint a mustban volt. Míg a mustban a glükóz és fruktóz aránya megközelíthetőleg 1, általában,9 körül, addig az édes borokban ez az arány (G/F) általában kisebb, kb.,. A száraz borok glükóztartalma néhány tized g/l, mert a glükóz csaknem teljesen elerjed, a fruktóztartalom pedig 1 2 g/l, ennyi csaknem mindig visszamarad száraz borokban is. A természetes édes borok glükóztartalma néhány grammtól 3 g-ig, fruktóztartalma 6 g-ig változik literenként. A glükózt és fruktózt a borban baktériumok megtámadhatják, és tejsavvá, ecetsavvá alakíthatják. A fruktózt ezen kívül egyes baktériumok mannittá alakítják. E folyamatok, valamint az utóerjedések következtében a cukrok mennyisége a borokban állandóan csökkenhet. Pentózok szénatomos, egyszerű cukrok, a mustokban mindig megtalálhatók kisebb (,3 2 g/l) mennyiségben. Nem erjeszthetők, így a mustból változatlanul bekerülnek a borba. Jelentősebb képviselőik az L-arabinóz, D-xilóz, ramnóz stb. Az arabinózt tejsavbaktériumok megtámadják, így mennyisége csökkenhet a borban. Jelentős a cukrok szerepe a bor ízében. 2 3 g/l-en felül már érezhető ízük érzékszervi bírálatnál. Nagyobb mennyiségben befolyásolják a bor érzékszervi tulajdonságait, különösen a savak érzékszervi hatását módosítják. A bor édességének érzetét a cukor fajtája is befolyásolja, nemcsak mennyisége, mert ugyanazon koncentrációban a különböző cukrok különböző édességi érzetet keltenek, más az ún. cukorértékük. Ha a szacharóz cukorértékét 1-nek vesszük, akkor a glükóz cukorértéke,74, a fruktózé 1,73, a pentózoké,4. Következésképpen azonos redukálócukor-tartalomnál a bor édességi érzete függ a G/F-aránytól. 3. Szerves savak A szerves savaktól ered a borok savas tulajdonsága. Alapvetően lényeges elemei a boroknak, a borok minőségének. Nagy szerepet játszanak a különböző borbetegségekben. A savak minősége és mennyisége szabályozza a sav-bázis egyensúlyt, ezen keresztül a bor savas ízét. A bor legfontosabb, viszonylag jelentékeny mennyiségben és mindig jelenlevő szerves sava a borkősav, az almasav, a citromsav, a tejsav, a borostyánkősav és az ecetsav. Ezek közül a borkősav, almasav és citromsav a szőlőből származnak, a többiek az erjedés 116

127 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE folyamán keletkeznek, illetve mennyiségük az ászkolás alatt, baktériumos tevékenység következtében növekedhet. Ezeken kívül számos más szerves sav is kimutatható a borokban igen kis mennyiségben vagy nyomokban. Ezek nem is játszanak jelentős szerepet a borok összetételében, életében, részletes tárgyalásuk felesleges. Egyes savak kivételes esetekben már nem elhanyagolható mértékben felszaporodhatnak, mint pl. a glükonsav és glükuronsav, ezek a Botrytis cinerea hatására keletkeznek glükózból a szőlőben és az erjedés alatt. L-borkősav A szőlő és a bor jellegzetes sava, a szőlőn kívül nagyon kevés növényben található. Egyúttal a bor legfontosabb sava is a legerősebb, legjobban disszociál, tehát egyenlő koncentrációban a legjobban növeli a hidrogénionok mennyiségét. A bor ph-értéke nagymértékben függ a borkősavtartalomtól. A szőlő három sava közül a legellenállóbb a baktériumok lebontótevékenységével szemben. Nagy mennyiségben a bort keménnyé, élessé teszi, így a kiváló minőségű borok általában szegényebbek borkősavban. A szőlőből származik, maximális mennyiségét a must borkősavtartalma szabja meg, mert az erjedés és ászkolás alatt már csak csökken. Igen jó beérést eredményező, meleg évjáratok borai kevesebb borkősavat tartalmaznak, mert a must borkősava is kevesebb: bizonyos hőmérsékleten felül a sejt légzési folyamatai a borkősavat is részben lebontják. Esős nyarú évjáratokban viszont a szőlő érése közben is növekedhet a borkősavtartalom, az intenzívebb bevándorlás miatt. Az ilyen évjáratok borai több borkősavat tartalmaznak. Az erjedés alatt mennyisége általában csökken a kálium-bitartarát (borkő) kicsapódása folytán, mert a keletkező alkohol miatt csökken az oldhatósága. A borkőkiválás el is maradhat, ha a must borkősavtartalma már eredetileg is kevés. Esetleg a kiválás csak később, a kierjedt bor lehűlése után következik be. Ritkább esetben egyes tejsavbaktériumok is megtámadják, lebontják, ilyenkor tejsavképződés és az illósavak növekedése következik be. Ez a borbetegség a megfordulás. Ebben az esetben a borkősav teljesen el is tűnhet a borból. A borkősav nehézfémekkel (vas, réz) komplex vegyületeket képez. A borkősav mennyisége az említett körülményektől függően erősen változhat: 1 és g között literenként, kivételesen nagyobb értékek is előfordulhatnak. A vizsgált fajtákat illetően magas borkősavtartalmú a Furmint, kis borkősavtartalmú pl. az Olasz rizling, az Ezerjó, a Kadarka. L-almasav A növényvilágban legelterjedtebb szerves savak egyike, sok gyümölcs legfontosabb sava. A szőlő érése alatt sejtlégzés által való elégése, alkoholos erjedése élesztők hatására, tejsavas erjedése (malolaktikus erjedés, biológiai savcsökkenés) az ászkolás alatt, mind olyan jelenség, amely az almasav fontos szerepére utal a borászatban. Emellett szerepet játszik a szőlő érettségi állapotának meghatározásában, sőt a borok minőségében is. Egyes hideg nyarú évjáratok borai, a fiatal borok zöld íze, nyersessége az almasavnak tulajdonítható. A szőlőből származik, maximális mennyiségét szintén a must almasavtartalma szabja meg. Minimális mennyisége akár nulla vagy csaknem nulla is lehet, mert a zöld szőlőtől az érett borig állandóan csökken az érési, alkoholos és malolaktikus erjedési folyamatokon keresztül. Az erjedés alatt egy részét az élesztők alkohollá és széndioxiddá erjeszthetik, ugyanakkor megkezdődhet malolaktikus erjedése is, ezáltal az almasav akár teljesen átalakulhat tejsavvá és szén-dioxiddá. A borok almasavtartalma nagyon különböző, még ugyanazon boré is, ha fejlődésének különböző időszakában vizsgálják. Így csak igen széles határok között adható meg: 8 g/l. A fajták közül az átlagosnál nagyobb almasavtartalma az Ezerjónak van. Citromsav Kis mennyiségben a szőlő és a bor természetes alkotórésze. A botritiszes szőlőből származó mustok 1 g/l citromsavat is tartalmazhatnak. Vörösborokban kevesebb a citromsav, mint a fehérekben. Erős kompexképző tulajdonsága van: a Fe +++ -t megköti egy oldható, komplex anion alakjában, így meggátolhatja a vasas töréseket. Az ászkolás folyamán a citromsavtartalom csökken, a malolaktikus erjedéssel párhuzamosan a baktériumok csaknem teljesen elfogyasztják a jelenlevő citromsavat, amelyből főleg illó savak keletkeznek. 117

128 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Borostyánkősav Négy szénatomos, kétbázisú sav. Képlete: COOH-CH 2-CH 2-COOH. Monoklin prizmákban vagy táblákban kristályosodik. Olvadáspontja 182,8 C. Vízben, alkoholban oldható, gyengén savanyú, kellemetlen ízű. Aszimmetrikus szénatomja nincs, tehát optikai forgatóképességgel nem rendelkezik. A borban levő fémekkel képzett sói oldhatók. Az alkoholos erjedés másodlagos terméke. Pasteur 182-ben kimutatta, hogy az alkoholos erjedésnél mindig keletkezik borostyánkősav, kb. 1 g 1 g alkoholra vonatkoztatva. Valójában a képződött borostyánkősav mennyisége, és 1, g/l mennyiségben váltakozik az erjedés körülményei szerint. Ez a borostyánkősav-tartalom meg is marad a borban. Jellegzetes komplex sós-keserű-savanyú ízével szerepe van az ún. boríz kialakulásában, a bornak legtöbb ízzel rendelkező sava. Fontos fiziológiai szerepe van. Tejsav (α-oxipropionsav) Képlete: CH 3-CHOH-COOH. Színtelen, higroszkópos, szirupszerű folyadék. Kellemesen savanyú ízű. Vízzel, alkohollal minden arányban keveredik. Tömény (9%-os) oldatának fajsúlya 1,248. A vízmentes tejsav higroszkópos kristályokat képez, amelyek 18 C-on olvadnak. Aszimmetrikus szénatomot tartalmaz, optikailag aktív. Három módosulata van, a balra forgató D-tejsav, a jobbra forgató L-tejsav és egy optikailag inaktív tejsav. A borban levő tejsav a két, optikailag aktív tejsav keveréke. A D(-)-tejsav alkoholos erjedés alatt képződik cukorból, kb. 1 g/l-nyi mennyiségben. Minden bor normális alkotórésze. A biológiai savcsökkenés folyamán almasavból nagyobb mennyiségű tejsav (L(+)) képződhet az almasav koncentrációjától és a malolaktikus erjedés lefolyásától függően, g/l-ig. Tejsav azonban képződhet különböző baktériumos hatásokra, borbetegségeknél (mannitos erjedés, megfordulás, glicerinerjedés) a cukrok, illetve a borkősav lebontása folytán. A tejsav a bornak az a sava, amely az erjedéstől kezdve állandóan szaporodik akár természetes folyamatok (malolaktikus erjedés), akár borbetegségek révén. Kivételt képeznek az állandóan kénezett borok, amelyek kénessavtartalma meggátolja a malolaktikus erjedést és az egyéb baktériumos erjedési folyamatokat, ezért az erjedés alatt keletkezik kb. 1 g/l tejsav változatlanul marad az ászkolás folyamán. Ecetsav A borok illósav-tartalmát az alifás sorozatba tartozó homológ zsírsavak (hangyasav, ecetsav, propionsav, vajsav, valeriánsav stb.) képezik. Egészséges borokban az illósav-tartalom több mint 9%-a ecetsav. Az ecetsav képlete CH 3-COOH. Éles, szúrós-szagú folyadék, forráspontja 118,1 C, fajsúlya 1,492. A vízmentes ecetsavat jégecetnek nevezik, mert 16,7 C alatt megdermed, kristályosodik. Vízzel, alkohollal és éterrel korlátlanul keveredik. A hígított ecetsav tiszta ecetsavtartalma fajsúlya alapján nem állapítható meg, mert hígításnál a fajsúly először nő, azután csökken. Ecetsav egészséges mustokban csak nyomokban mutatható ki, rothadó, penészes mustokban azonban néhány tized g/l, kivételesen több is keletkezhet. Az erjedés folyamán mindig keletkezik ecetsav, például a cukorból képződött acetaldehid diszmutációja révén. Már az erjedés elején megjelenik, maximumát akkor éri el, amikor a cukor fele kierjedt, utána képződése lassan csökken. Az erjedés alatt, az élesztők tevékenysége folytán képződött ecetsav mennyisége függ az erjedés körülményeitől, de normális erjedéseknél rendszerint nem haladja meg a,6,8 g-ot literenként. Megfigyelések szerint a képződő ecetsav mennyisége összefüggésben van a must cukortartalmával: nagyobb cukortartalmú mustokból több ecetsav keletkezik. A malolaktikus erjedés során is keletkezik kis mennyiségű ecetsav, amely főleg a citromsav lebontásából származik, ez ugyanakkor játszódik le, amikor az almasav lebontása, s ugyanazok a baktériumok is idézik elő. Mindenesetre az előbbi módokon képződött ecetsavtartalom nem haladja meg a,8-1, g/l-t, s az ennyi ecetsavat tartalmazó bor egészségesnek tekinthető. 118

129 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A borok ecetsavtartalma a fejlődés, tárolás alatt csak növekedhet, gondos kezeléssel változatlan marad. Eddig, mint illósav-tartalomról, az ecetsavról beszéltünk. Igen kis mennyiségben azonban egyéb illó savak is jelen lehetnek a borban, a baktériumos elváltozások esetén nagyobb mennyiségben is. Ezek a következők: hangyasav: H-COOH, éles szagú folyadék, forrpontja 1, C, kis mennyiségben, g/l-ig mindig kimutatható a borokban, alkoholos erjedéskor képződik, mint a leucin bomlásterméke, propionsav: CH 3-CH 2-COOH, színtelen, csípős, kellemetlen szagú folyadék, forrpontja 141,1 C, egészséges borok csak nyomokban tartalmazzák, anaerob baktériumok által megtámadott, beteg borokban, főleg a megfordulásnál, nagyobb mennyiségben is keletkezhet, akár az illósav-tartalom 3%-áig, vajsav: CH 3-CH 2-CH 2-COOH. Kellemetlen, avas vajszagú folyadék, forrpontja 163, C, nyomokban, legfeljebb 1 2 mg/l mennyiségben egészséges borokban is kimutatták. Beteg, tejsavas erjedésű borok nagyobb mennyiséget is tartalmazhatnak. A magasabb rendű ( 17 szénatomosak) zsírsavak közül is sokat kimutattak nyomokban a borokban, borászati szempontból legfeljebb az igen kis mennyiségű észterek, illat- és aromaanyagok képzésénél játszanak szerepet. Az ún. későiszüretelésű magas cukortartalmú mustok erjesztésére ajánlott speciális fajélesztők alkalmazása esetében az erjedés után közvetlenül mért illósav-koncentráció sok esetben meghaladja az előírt határértéket, jóllehet érzékszervileg nem érezhető. A tárgyra vonatkozó vizsgálataink szerint ezek az élesztők relatíve nagy koncentrációban képeznek magasabb rendű (C 6, C 8, C 1) zsírsavakat, amelyek a meghatározási módszer körülményei között illósavként jelentkeznek. Az érlelés során az észtereződési reakciónak köszönhetően már nem befolyásolják számottevően az illósav-értéket. Egyéb szerves savak A tárgyalt szerves savakon kívül a borokban számos más savat kimutattak nyomokban, pl. glikolsav (CH 2OH- COOH), glioxilsav (CHO-COOH), mezoxálsav (COOH-CO-COOH), glicerinsav (CH 2OH-CHOH-COOH), szacharinsav (COOH-(CHOH) 4-COOH). Ezeknek azonban nincs lényeges borászati jelentőségük, mennyiségük elhanyagolható. Glükonsav: CH 2OH-(CHOH) 4-COOH. Egybázisú sav, a glükózból származik, az aldehidgyök oxidációja révén. A penészeknél igen elterjedt enzim, a glükóz-oxidáz idézi elő ezt az oxidációt. Mivel nem erjeszthető, a glükonsav teljes mennyiségében megtalálható a borban is. A glükonsav jelenléte azt bizonyítja, hogy az édes bor nemesrothadású szőlőből származik. A teljesen egészséges szőlőkből szűrt mustok és borok csak igen kevés (max. 12 mg/l) glükonsavat tartalmaznak. A nemesrothadáson átment szőlőből származó, természetes, édes csemegeborok egészen 2, g/l-ig terjedő mennyiségben tartalmazhatják. Glükuronsav: CHO-(CHOH) 4-COOH. Szintén a glükózból származik, hasonló körülmények között keletkezik, mint a glükonsav, csak kisebb mennyiségben. Nemesrothadáson vagy rothadáson átment szőlőkben mutatták ki. Az élesztő nem bontja, ezért teljesen átkerül a borba, ahol,4 1,2 g/l mennyiségben kimutatható. Ez magyarázhatja a rothadt szőlőből származó borok normálisnál nagyobb redukálóanyag-tartalmát. A glükonsav és a glükuronsav is optikailag aktív, jobbra forgat, ez magyarázza a rothadt szőlőből származó borok jobbra forgató képességét. Sikiminsav: a polifenolok szintézisénél kellő mértékben tárgyaltuk a sikiminsav szerepét, noha a nomenklatúra szerint a vegyület maga nem tartozik az ún. polifenolok közé. Újabban fajtaazonosításra igyekszenek felhasználni, de kísérleti eredmények bizonyítják, hogy például a különböző terhelési módok (rügyterhelés szabályozása, fürtválogatás stb.) nagyban befolyásolják a borban található koncentrációját, így igencsak kockázatos belőle a fajtára vonatkozó megállapításokat levonni. Több éves (2 29) vizsgálataink alapján fajtatiszta, kétszer fejtett borok esetében az alábbi sikiminsavkoncentrációk mérhetők (HPLC-s módszer): Bor Sikiminsav 119

130 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE mg/l Sauvignon blanc Syrak Zweigelt Cabernet sauvignon Kékfrankos Pinot gries (Szürkebarát) Pinot blanc Chardonnay Kadarka Merlot Müller Thurgau (Rizlingszilváni) Oporto Olasz rizling minimum maximum A fenti felsorolásban szereplő koncentrációk iránymutatásra alkalmasak mindazon megfontolásokkal együtt, amelyek a biológiai rendszerekből levonható következtetések bizonytalanságára utalnak. A sikiminsav olasz kutatók szerint (Bertelli, 26) a kvercetinnel együtt a fehérborok pozitív élettani hatását erősíti. 4. A bor fenolos alkotórészei Általánosságban megállapítható, hogy a szőlőből, illetve a mustból a fenolos vegyületek a borba biológiai aktivitásuk megtartásával kerülnek át. Többek között ez az egyik magyarázata a borok különösen a vörösborok pozitív élettani hatásának. Kémiai, biokémiai szempontból a fejezetben ismertetettek az irányadók. Kiemelendő a vegyületcsoport oxidációra való érzékenysége, valamint a polimerizációra való hajlam, továbbá az a tény, hogy a különböző formák (aglükon-glükozid, monomer-polimer stb.) egymás mellett találhatók meg a borban. A mustban megtalálható koncentrációjukhoz képest mennyiségük a borban kisebb az erjedés és a különböző borkezelések hatása következtében. Általánosságban megállapítható tehát, hogy a bor polifenoljai nagyrészt a szőlőből származnak. A kondenzált vázat nem tartalmazó fahéjsav-származékok (p-kumársav, ferulasav, kávésav) legtöbbször borkősavval alkotott észtereik formájában vannak jelen (kutársav, fertársav,kaftársav), amelyek közül különösen a kaftársav (kaffeoil-tartarát) kedvelt szubsztrátja a szőlő polifenoloxidáz-enzimeinek (lásd barnatörés vagy hiperoxidációs fehérbor-készítési technológia). Vizes-alkoholos oldatban a fenolsavak színtelenek, oxidálva sárga színárnyalatot vehetnek fel. Érzékszervi szempontból színtelenek, szagtalanok. Különböző mikroorganizmusok (főleg Brettanomyces élesztők) azonban illó fenolokká alakíthatják át őket. Így a p-kumársav, illetve a ferulasav dekarboxileződése során a 4-vinil-fenol, illetve a 4-vinil-guajakol, majd ezek redukciójával a 4-etil-fenol és a 4-etil-guajakol keletkezik. Ezek a vegyületek illat- és ízhibát okoznak. 12

131 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Ugyancsak a Brettanomycesek által képzett, eddig kevésbé ismert illó fenolt a 4-vinil-katechol, illetve 4-etilkatechol, amely a kávésav dekarboxileződésével illetve redukciójával képződik. Ugyancsak illó fenolok képződnek és kerülnek át a borba a barrik hordók fa anyagában az égetés hatására bekövetkező lignin-lebomlás során. A guajakol, a metil-guajakol, a propil-guajakol, az allil-guajakol (izoeugenol), a sziringol és a metil-sziringol vegyületekről van szó, amelyek a jellegzetes barrik illat és íz kialakulásában játszanak szerepet. Ugyanezen vegyületek közé sorolható a tirozol (p-hidroxi-feniletilalkohol), amely 2 3 mg/l átlagos koncentrációban mind a fehér-, mind a vörösborok olyan polifenolját képezi, amely a szőlőben nincs, hanem az erjedés során az élesztők szintetizálják tirozinból. A tirozol koncentrációja az érlelés során relatíve konstansnak tekinthető, és gyakorlatilag meghatározó szerepet tölt be a fehérborok, pezsgők, tokaji borkülönlegességek polifenol-összetételében és a fiziológiai hatás tekintetében. A teljesség kedvéért ide sorolható még a 2-feniletil-alkohol (1 7 mg/l), valamint a triptofánból szintetizált valójában nem fenol-alkohol triptofol (max. 1 mg/l) is. A továbbiakban az antocianin-vegyületek borászati szempontból jelentős kémiai tulajdonságait ismertetjük. A hazai kutatásban GOMBKÖTŐ (198) végzett úttörő munkát: a rendelkezésre álló technikai lehetőségek segítségével elválasztotta és azonosította a hagyományos kékszőlőfajták antocianin komponenseit, illetve vizsgálta azok kémiai szerkezetét. Az új, illetve újabban telepített kékszőlőfajták színanyag-összetételét KÁLLAY és NEDELKOVITS (1979) vizsgálta; a diglükozid-tartalom meghatározására KÁLLAY és mtsai. (1979), a vörösborok polimer színanyagainak vizsgálatával kapcsolatban KAMPIS és ÁSVÁNY (1979) jelentetett meg publikációkat. A vörösborok érzékszervi tulajdonságaiban fontos szerepet játszó szín javítására irányuló erőfeszítések a már feldolgozott kékszőlő törkölyében maradt színanyagok (antocianinok) kinyerését és hasznosítását eredményezték. BAKOS és mtsai. (1977), valamint FERENCZI és mtsai. (1979) a színanyagkinyerés technológiájáról, BIANCHI (197) a színanyag-koncentrátumok alkalmazásakor felmerülő problémákról számoltak be 4.1. Az antocianin-komponensek változása Az antocianinok a szőlőben monomerként, esetenként már zsendüléskor, acilezett formában vannak jelen. A bor érésének előrehaladtával azonban az antocianin-monomerek mérhető koncentrációja csökken, különböző átalakulási termékek keletkeznek, amelyek szerepet játszanak az idősebb vörösborok színének kialakításában. Az antocianin-monomerek fizikai, kémiai, biokémiai átalakulására az alábbi lehetőségek adódnak Kolloidális kicsapódás A borban, amely az antocianinok szempontjából azok valódi, illetve kolloid oldatának fogható fel, állandóan egyensúlyi folyamatok játszódnak le, amelyek a bor kolloidális egyensúlyát befolyásolják. Így pl. az oxigén hatásától függetlenül hideg hatására a színanyagok molekuláris állapotból kolloidális állapotba mennek át, majd kicsapódnak. Ugyancsak antocianin-monomer-csökkenést eredményez az a tény, hogy a bor tisztulásakor, illetve tisztításakor keletkező csapadék vagy az élesztők felületén a színanyag egy része adszorbeálódik, így velük együtt kicsapódik. Mindezeket bizonyítandó a vörösborok üledékének vizsgálatakor ph- és SO 2-érzékeny antocianin-monomereket mutattak ki Az oxidációs lebomlás mechanizmusa A különböző, Cu 2+ - és valószínűleg Fe 3+ -ionok katalizálta folyamatokban keletkező peroxidok igen alkalmasak a szőlő és a bor antocianinjainak oxidatív lebontására. Pédaképpen a malvidin-3-monoglükozid oxidatív lebomlását szemléltetjük (32.képlet), ahol: 1 = malvidin-3-monoglükozid, 2 = malvidon-3-monoglükozid, 121

132 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 3 = pszeudobázis, 4 = kumarin. 32. képlet Az oxidáció természetesen enzimes úton is lejátszódhat, amiben a polifenoloxidázok játszanak szerepet Kondenzációs mechanizmus A kondenzációs termékek kialakulásánál valószínű a kopolimerizáció (33. képlet), de lejátszódhat a kondenzáció valamely tanninmolekula kapcsolódó közbelépésével is, ahol: 1, 3 = malvidin, 2 = pszeudobázis, 4 = dimer, = oxonium-dimer, 6 = flavén

133 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 33. képlet Természetesen a kopolimerizáció az összes többi antocianinkomponens között is végbemehet. A reakció tulajdonképpen kationos polimerizáció. A keletkező termék színe vörös, mivel oxónium szerkezetű, enyhén ph-érzékeny, az SO 2-addíció lehetősége azonban kizárt, hiszen a monomerek kapcsolódása ugyanazon aktív helyeken történik, ahová az SO 2 lépne. Így ezek a molekulák kénessav hatására nem színtelenednek el. Ez a tény bizonyos mértékig a borok korának meghatározására szolgálhat. Ugyanezek mondhatók el az alább ismertetendő tanninkapcsolódásos polimerizációról is. Megjegyzendő, hogy a kopolimerizációban keletkező flavén-2 vegyület könnyen oxidálódik dihidrokalkonná (34. képlet), 123

134 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE 34. képlet ahol: 1: malvidin karbonium-ion, 2: tannin molekula, 3: malvidin-tannin-dimer, 4: oxidált malvidin-tannin dimer, : oxidált malvidin-tannin dimer pszeudobázis. Az ismertetett átalakulások a vörösborok érzékszervi tulajdonságait nagymértékben befolyásolják. Vizsgálatuk, irányításuk bonyolult, üzemi körülmények között sokszor nem is lehetséges, hiszen az említett folyamatok együttesen játszódnak le. Így a legegyszerűbb az átalakulások által a bor tulajdonságaiban létrehozott paraméterek vizsgálata (színintenzitás, tónus, polimer% stb.) Az antocianin-koncentráció változása az erjedés alatt Ismert tény, hogy a mustban lévő antocianin vegyületek koncentrációja az erjedés alatt csökken, azaz a kierjedt újborban nem található meg a kiindulási antocianin-koncentráció annak ellenére, hogy még nem indultak meg a polimerizációs folyamatok (11. táblázat). 11. táblázat - Az erjedés alatti színanyagveszteség vizsgálat Napok száma Cukor, g/l Antocia nin, mg/l

135 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A táblázat adatai szerint tehát az erjedés végére a mustban lévő antocianinok 4%-a kicsapódott. Az erjedés alatti antocianinveszteség egyszerű magyarázata lehet az, hogy az erjedés alatt lejátszódó biokémiai folyamatok hatására az egyensúlyi állapot megbomlik, az antocianinok valódi oldatból kolloid állapotba mennek át, az élesztők, illetve egyéb zavarosító anyagok felületén adszorbeálódnak, majd kicsapódnak a közegből. A borseprő vizsgálata során bebizonyosodott, hogy antocianin-monomerek adszorbeálódnak az élesztők felületén. A kicsapódás mennyiségi viszonyainak tisztázására több szőlőfajtával (12. táblázat) (Cabernet, Medoc noir stb.) végzett kísérletek eredményei alapján megállapítható, hogy az erjedés befejeztével a mustban megtalálható antocianinoknak mintegy 4 6%-a kicsapódik, azaz az újborban nem található meg. 12. táblázat - Néhány frissen erjedt vörösbor mérhető antocinain koncentrációja (199) Megnevezés Antocia nin, mg/l Kurucvér 126 Kármin 396 Cabernet sauvignon 328 Alföldi Kékfrankos 2 Egri Kékfrankos 2 Medoc noir 1 Egri Oporto 16 Villányi Oporto Az antocianin-koncentráció változása a vörösborok érlelése során A 13. táblázat adataiból látható, hogy a féléves tárolás alatt a borminták mérhető antocianin-koncentrációja átlagosan 2%-kal csökkent, jóllehet a mintákban színkiválás nem volt tapasztalható, sőt a borok színe fél év után sötétebbnek tűnt. 13. táblázat - Az antocianin-koncentráció változása havonként Borminta Antocianin-koncentráció változása havonként (mg/l) 12

136 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Kiindulá s Kurucvér Kármin Cabernet Alföldi Kékfrankos Egri Kékfrankos Medoc noir Egri Oporto Villányi Oporto A vörösborok színe objektív meghatározásának lehetőségei A vörösborokkal szemben támasztott egyik nagyon fontos minőségi követelmény az elegáns vörös szín. A forgalomba kerülő borok állandó színének kialakításához számos olyan módszert dolgoztak ki, amelyek valamilyen standard színmintához való hasonlításon alapulnak. Ezek a módszerek azonban nem egzaktak, mivel a bornak megfelelő színű standard oldat készítése nehézségekbe ütközik, mert: a bor színe több vegyület összhatásának az eredménye, a különböző helyeken termelt, különböző érettségű szőlőkből származó borokban az egyes színanyagkomponensek különböző arányban vannak jelen, a bor színanyagai ph-függőek. Mindezek miatt szükséges egy lehetőleg objektív módszer, amely segítségével a bor színe egy mérőszámmal jellemezhető. Ha fiatal vörösbor látható színképtartomány-beli spektrumát vizsgáljuk, 42 nm-en minimumot, 2 nm-enmaximumot találunk. Ezek az abszorbanciajellemzők a bor érése során lejátszódó borkémiai folyamatok miatt eltolódnak ugyan, mindazonáltal a két hullámhosszon mért abszorbanciaértékek jól jellemzik a vörösborok színerősségét, színárnyalatát (színtónusát). A gyakorlatban Sudraud-indexnek nevezett értékek a következők: I = A 42+2 T = A 42/2 ahol: I = az illető vörösbor színintenzitása, színindexe, T = az illető vörösbor színárnyalata, tónusa, A 42+2 = a 42 és 2 nm-en mért abszorbanciák összege 1 cm-es rétegvastagságra vonatkoztatva; összehasonlító oldat deszt. víz. A 42/2 = a 42 és 2 nm-en mért abszorbanciák hányadosa, összehasonlító oldat deszt. víz. 126

137 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A 42 nm-en a barna színű polifenolvegyületeket, 2 nm-en a vörös színű antocianinokat mérjük. A két érték összege tehát a vörösbor színerősségét, hányadosa pedig színtónusát, azaz a barna szín arányát határozza meg. A színtónus (T) értékei a következők lehetnek: a) T =,-,8: a vörösbor színárnyalata jó, b) T =,8-1,: a bor barnatörésre hajlamos, c) T > 1,: a bor barnatörött. A színintenzitás (I) értékei a bortípustól függően a következők lehetnek: a) I I,7 rose típusú bor, b) I 1, siller típusú bor, c) I = 1,-2, Kadarka-típus, d) I = 2,-3, pecsenye vörösbor ( tájbor ), e) I = 3,-4, minőségi vörösbor, f) I = 4,-, különleges minőségű vörösbor ( eredetvédett bor), g) I = 8,-1, gyenge festőbor, h) I=1,-1, közepes festőbor, i) I=1,-2, kiváló festőbor A színindex függése a kénessav-koncentrációtól Vörösborokban a kénessavat (SO 2-t) a következő vegyületek köthetik meg: acetaldehid, α-ketoglutársav, piroszőlősav, aldocukor (glükóz) és az antocianinok. Adott bor esetében a kénessav hatására bekövetkező színindexváltozást mindig az összeskénessav-koncentráció függvényében kell vizsgálni, mivel nem mindig ismerjük az egyes kénessavat megkötő azaz a kénessavval reagáló, az előbb említett komponensek egymáshoz való arányát. A továbbiakban a SO 2-I összefüggés milyenségét és a változás tendenciáját a 14. táblázatban ismertetjük. 14. táblázat - Egy vörösbor SO 2 -I összefüggése Összes SO 2 (C/mg/l) Színinde x (I) 36 3, , , , ,1 Az adatokat lineáris regresszióval vizsgálva összefüggés adódik. Az egyenes egyenlete: I = -,1 C + 3,48, 127

138 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE r* = -,93. Az egyenes iránytangense igazolja azt a tényt, hogy a kénessavnak színtelenítő a hatása. A színtelenítés mértéke azonban a bor polimer%-ától függ. Nyilvánvaló, hogy minél nagyobb a polimer-antocianinok hányada, annál kevésbé színtelenedik el a bor. Mindez azonban a változás tendenciáját nem változtatja meg, azaz a különböző polimer%-ú borok SO 2-I egyenesének iránytangense azonos lesz. Az I =,1 C + 3,48 egyenes iránytangense a következő: Ez azt jelenti, hogy 1 mg/l kénessav-koncentrációváltozás 1, egység színindex-változást eredményez. A kénessav-koncentráció változása tehát nagymértékben befolyásolja a színindexet. Mindezek miatt egy bor színindexének megadásakor azösszes kénessav-koncentrációt is fel kell tüntetni A színtónus függése a kénessavtól A kénessav az antocianinvegyületeket színteleníti el, így az A 42/A 2 arány, azaz a T színtónus növekedni fog. A színtónus a kénessav-koncentrációval nem lineárisan változik, megállapítható azonban, hogy növekedésével a színtónus is nő mindaddig, amíg a bor polimer%-ától függően meg nem szűnik az antocianin-monomerek elszíntelenedése A színindex függése a ph-tól Az antocianin-monomerek mint azt az előbb is láttuk érzékenyek a ph változására. Természetesen mivel a polimerizált antocianin-származékok a ph-ra nem érzékenyek, ez esetben igaz, hogy az összefüggésnek töréspontja van, azaz a p%-tól függően a ph növekedésével a színindex nem változik tovább. Az I-pH-összefüggést lineáris regresszióval vizsgálva lineáris lefutás adódik. A regressziós egyenes egyenlete: I = -1,3 ph + 9,98, r* = -,92. A korrelációs együttható szerint tehát az I-pH-összefüggés a lineáris szakaszon (akár csak a I-SO 2) szorosnak mondható. A vörösborok színindexének időbeli változásával kapcsolatban utalunk arra a jelenségre, amely szerint az antocianinkoncentráció csökkenése nem idézett elő túlzott színintenzitás-csökkenést, sőt a borok színe inkább sötétebbnek tűnt. A jelenséget az antocianinvegyületek polimerizációs reakcióival bizonyíthatjuk (1.táblázat). 1. táblázat - A tárolási idő és a polimerarány (p%) összefüggése Borfajta 199. december június I p% I p% Cabernet sauvignon 3, 9, 4, 3, Kékfrankos I. 3,2, 4, 24, Kékfrankos II. 3,6 9, 4, 29, 128

139 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Medoc noir 3, 9, 4,1 21, Egri Oporto 3,1 3, 3,9 2, Villányi Oporto 3,3 4,1 4,6 3, I = a minta színindexe, azaz a 42 és 2 nm-en mért abszorbanciák összege 1 cm-es rétegvastagságra vonatkoztatva. p% = a vörösborok polimeraránya %-ban. Az I-p% összefüggést lineáris regresszióval vizsgálva lineáris összefüggés adódik. Az egyenes egyenlete: p% = 21,1 I - 63,6, r* =,98, ahol r* = korrelációs együttható. Az egyenletet átrendezve: I =,476 p% + 3,34, azaz a fenti egyenlet iránytangense a polimerarány-változás következtében beálló színindexváltozást jelenti. Az antocianin-koncentrációk csökkenése az érlelés folyamán nem tekinthető színanyagveszteségnek, ugyanis a monomer-antocinainok egy része polimerizálódik, és mivel a polimer színanyagok a ph-ra szinte teljesen érzéketlenek, koncentrációjuk a szokásos meghatározással nem mérhető. A monomer-antocianinok koncentrációjának csökkenése nem jelenti a vörösborok színének csökkenését. Ez az állítás a di/dp% iránytangense előjeléből is következik, miszerint a p% növekedése a színindex növekedését eredményezi. Az érzékszervi úton az élénkvörös újborszín helyett barnásvörös vagy rubinvörös színűnek minősíthető vörösborok nagyobb mérhető színindexét a kémiai átalakulások által kiváltott fényabszorpciós viszonyok megváltozása magyarázza. (A 42 nm-en lévő minimum és az 2 nm-en található maximum tisztán csak újborok esetében mérhető, a színintenzitást viszont minden bor esetében ezen a két hullámhosszon való abszorbancia-méréssel határozzuk meg.) Vizsgálatok szerint a fél-, egyéves vörösborok színanyagainak 3 4%-át polimer vegyületek alkotják. Ez az arány stabilnak tekinthető mindaddig, amíg a különböző behatások (fény, oxidáció, mikrobiológiai fertőzés stb.) az egyensúlyi állapotot meg nem változtatják. Az ilyen esetben a polimerizációs fok növekedhet, a nagy mólsúlyú vegyületek nem tudnak oldatban maradni, kicsapódnak. A színanyagkiválásnak ez a módja jelentkezik a hosszabb ideje palackban tárolt vörösborokban. Ez esetben természetesen már színindex-csökkenés is bekövetkezik. A színindex és a színtónus időbeli változására nem adható meg egzakt matematikai formula, mivel a változás mértéke sok tényezőtől (tárolás, hőmérséklet, az adott bor kémiai összetétele stb.) függ. Annyit azonban leszögezhetünk, hogy az esetek többségében a bor színindexe az első 6 1 hónapban növekszik, utána csökken, a színtónusa pedig idővel növekszik. A pinkesedés 129

140 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Az utóbbi 1 1 évben a fehérborkészítés során egy eddig nem tapasztalt jelenség okoz problémát, amely a bor rózsaszín színárnyalatában jelentkezik. Tényként fogadhatjuk el, hogy az alacsony hőmérsékleten történő erjesztés, a reduktív körülmények a jelenség kiváltó okai. Felmerülhet még a szőlőfajta kérdése is, ez azonban nem nyert bizonyítást. A pinkesedés jelensége. Az erősen reduktív körülmények között készített fehérborokban a palackozás után rózsaszín pink színárnyalat jelenik meg, azaz amikor a reduktív állapotban lévő bort fejtés, palackozás stb. során levegő (O 2) éri, akkor következhet be a rózsaszín árnyalat kialakulása. Ha a pinkes palackot napfény (UV-sugárzás) hatásának tesszük ki, a színváltozás megszűnik, míg sötétben (karton-doboz) újra előáll, tehát fotoszenzíbilis molekulával állunk szemben, továbbá a jelenség redoxfolyamatokon (polifenolok átalakulása)alapul. A pinkesedés fogalmát élesen külön kell választanunk a beszíneződő fehérszőlő-fajták borainak rozésodásától (Tramini, Szürkebarát stb.). Ez esetben teljesen egyértelműen a héjban képződő antocianinvegyületekről van szó, amelyek azonosak a kékszőlőkben találhatóakkal, így ha a borász nem figyel vagy úgy akarja a fehérbor akár enyhébb rozé színű is lehet. A pinkesedett fehérbor esetében az alábbi megfigyeléseket tehetjük az előzőeken túl: A kialakult szín sósav hatására nem változik, illetve enyhén csökken. SO 2 hatására a szín csökken, azonban sósavval nem áll vissza az eredeti színárnyalat. A két megfigyelésből tehát egyértelműen kiderül, hogy nem antocianinok okozzák a jelenséget, ugyanis e vegyületek a fenti reagensekre nézve másképpen reagálnak. Ezt a tényt azért tartjuk fontosnak megemlíteni, mivel a szakirodalom megoldásként, illetve magyarázatként a leukoantocianinok oxidációs átalakulását amely színes antocianinokat eredményez tartja felelősnek a pinkesedésért. Ha így lenne, akkor a leukoantocianinokból keletkező antocianinok adnák a HCl-reakciót azaz a szín erősödne, SO 2-vel pedig reverzíbilisen elszíntelenítődne. Mivel kísérleti tapasztalataink ezt egyáltalán nem támasztják alá, megállapíthatjuk, hogy nem a leukoantocianinok (3,4-flavondiolok) felelősek a jelenségért. A fentiek mellett azonban bizonyosan valamely polifenol-vegyület oxidációjakor fennálló színváltozás a jelenség okozója. A legújabb kutatási eredmények szerint (LUTTER et al, 27) amelyet saját kutatásaink is megerősítenek a kávésav oxidatív dekarboxileződése során keletkezett dihidroxi-benzaldehid és a (+)-katechin reakciójából származó vegyületről van szó, amely 44 nm-en abszorpciós maximumot mutat és a kérdéses rózsaszín színárnyalatot okozza. A már kialakult pinkes színt csak drasztikus beavatkozással aktívszén, PVPP lehet eltávolítani. Megelőzésként ajánlható a palackozás előtti aszkorbinsav+so 2 adagolása (1 + 3 mg/l), a finomseprőn-tartás, valamint az ún. élesztős derítés.. Nitrogéntartalmú anyagok A nitrogéntartalmú anyagok csoportosítását, összetételét a must tárgyalásánál részletesen ismertettük. A borban kevesebb a nitrogéntartalmú anyag, mint a mustban, mert az erjedés alatt az élesztők felhasználják a nitrogénvegyületek egy részét. A borok összes nitrogéntartalma igen széles határok között változik: 18 mg/l. Ez átszámítva kb.,3 11,3 g/l nitrogénvegyületnek felel meg, tehát a bor extraktartalmának 2 3%-át is kiteheti. A bor nitrogéntartalma függ a fajtától, a művelési módtól és az évjárat időjárási tényezőitől. Egyes évjáratok borai különösen gazdagok nitrogénben. A jó évjáratok borai rendszerint gazdagabbak nitrogénben is; úgy látszik, a jó minőség kialakulására kedvező időjárási feltételek kedveznek a növény nitrogénvegyületszintézisének is. 13

141 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A szőlő feldolgozási módja is befolyásolja a bor nitrogéntartalmának kialakulását: törkölyös erjesztés, áztatás, a szilárd részekkel való hosszabb érintkezés növeli a nitrogéntartalmat. A borok nitrogéntartalma az ászkolás alatt lassan csökken a fehérjék kicsapódása, a derítések nitrogéncsökkentő hatása miatt. A bor nitrogénvegyületeit a következő csoportokba oszthatjuk: ammóniumkation (NH 4+ ), amidok, aminosavak, biogén aminok, polipeptidek, peptonok, fehérjék (proteinek). Ammóniumkation NH 4+. A szőlőből ered, mennyisége rendszerint nagyon lecsökken az erjedés alatt, mert az élesztők tápanyagként felhasználják. Mennyisége a borokban erősen változó, néhány mg-tól 1 mg-ig literenként. Rendszerint az összes nitrogéntartalom 3 6%-át teszi ki. Vörösborok a megfigyelések szerint több ammónium-nitrogént tartalmaznak. Amidok A jellegzetes amidcsoport: R-CO-NH 2. Ilyen amidvegyületek a borban az aszparagin és a glutamin. Az amidnitrogén az összes nitrogéntartalomnak 1 2%-a, néhány mg/l. Borászati jelentősége gyakorlatilag nincs. Aminosavak Az aminosavakban levő nitrogén a borok összes nitrogéntartalmának 1 4%-át teszi ki. A fehérborok aminonitrogénje 1 2%-a, a vörösboroké 2 4%-a az összes nitrogénnek. Három, kis mennyiségben jelenlevő aminosav: a glikokoll, a lizin és a cisztin gyakorlatilag nem változik az erjedés alatt, a többiek mennyisége erősen, sokszor 7 9%-kal is csökken. A prolint anaerob körülmények között az élesztő nem hasznosítja. A borokban 19 szabad aminosavat mutattak ki: alanin, arginin, aszparaginsav, cisztin, γ-aminovajsav, glutaminsav, glikokoll, hisztidin, izoleucin, leucin, lizin, metionin, ornitin, fenil-alanin, prolin, szerin, treonin, tirozin, valin. Az aminosavak (különösen az alanin) jelenléte szükséges a baktériumos savcsökkentési folyamatok lejátszódásához. Vizes oldatban az aminosavak molekuláját a következő általános képlettel ábrázoljuk: R-CH(NH 2)-COOH. Az aminosavak és a kondenzációjukból származó polipeptidek, peptonok és fehérjék amfoter sajátosságúak, azaz savas és bázikus tulajdonságokkal is rendelkeznek. A tömeghatás törvénye értelmében savas oldatban mint amilyen a bor a H + -ionok nagy koncentrációja meggátolja az amino-savmolekula H + -ionjainak disszocióját. Viszont az igen kicsi OH - -ion-koncentráció lehetővé teszi az aminosav OH - -ionjainak disszocióját, felszabadulását. Következésképpen az aminosavak és fehérjék pozitív elektromos töltéssel rendelkeznek. Megfordítva: magasabb ph-jú közegekben az aminosavak negatív töltésűek és bázisokkal sókat adnak. Az izoelektromos pont az a ph-érték, amelynéla molekula elektromosan semleges, mivel a H + -ionok és OH - -ionok egyformán disszociálnak. Az aminosavak nem számítódnak bele a szabad savtartalomba, bázikus gyökeikkel kissé emelik a közeg phértékét, a borokban pufferanyagokként szerepelnek. Biogén aminok 131

142 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A biogén amin megnevezés sokrétű, jellegben és kémiai szerkezetükben eltérő, alifás, aromás és heterociklusos tagokat egyaránt tartalmazó vegyületcsoportot takar. Jellemzőjük, hogy kis móltömegű lebomlási termékek, amelyek kisebb-nagyobb mértékben bázikusak, mikroorganizmusok, növényi és állati szervezetek anyagcserefolyamatai során keletkeznek. A biogén aminok a fehérjékkel, azok építőköveivel, az aminosavakkal állnak szoros kapcsolatban. Egyes magasabb rendű növényekben mint alkaloid-prekurzorok jelentkeznek egyes biogén aminok. Régebbi irodalmi adatok, de egyes újabbak is, hullaméregként, rothadási termékként említik e vegyületeket. Az elnevezés több szempontból pontatlan, mivel az általában kevésbé mérgező anyagok keletkezésének csak az egyik lehetséges módja a rothadás. A szervezet számára létfontosságú anyagok tartoznak ebbe a vegyületcsoportba, amelyek a szervezet védekező- és alkalmazkodómechanizmusában, a keringési és idegrendszerben (tiamin, adrenalin stb.) játszanak szerepet. a) Biogén aminok képződése A biogén aminok vizsgálata a fehérjék lebomlása során lejátszódó folyamatok felderítésével indult, ma azonban már nagyon sok területen folyik a kutatás. A táplálkozásfiziológiát a tiramin, hisztamin, triptamin, szerotonin típusú vazoaktív vegyületeknek a normál és kóros anyagcserében betöltött szerepe foglalkoztatja elsősorban. A különböző típusú elmebajok biokémiai alapjainak vizsgálata a gyógyászatban, az orvosi biokémiában is az aminokra, képződésükre, metabolizmusukra irányította a figyelmet. A biogén aminok képződésének lehetséges formái: nitrogénmentes anyagcseretermékek (aldehidek, ketosavak, ketonok) aminálása, nitrogéntartalmú anyagok metilezése, nagy molekulatömegű vegyületek nitrogéntartalmú részének hidrolízise, aminosavak enzimes dekarboxilezése. A fenti képződési lehetőségek közül az aminosavak dekarboxilezése a legelterjedtebb, leglényegesebb. A 62. ábrán néhány biogén amin képződését mutatjuk be. 62. ábra - Néhány biogén amin képződésének lehetséges útjai 132

143 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Az aminosav-dekarboxileződés révén képződött aminok a következő forrásokból kerülhetnek a magasabb rendű állati és emberi szervezetbe: normál metabolizmus termékeiként a szövetekben termelődnek a fehérje-anyagcsere során, a bélflóra dekarboxilázai hatására képződhetnek: a májban, bélben képződő oxidázok révén lebontódhatnak, így fiziológiai aktivitásuk csökken vagy felszívódnak, ekkor megjelenhetnek a vizeletben, illetve mérgezéseket okozhatnak, gyógyszerrel vagy táplálékkal kerülnek a szervezetbe. A higiénés feltételek betartásának ellenőrzéséhez egyes technológiai folyamatoknál jó eszköznek látszanak az aminok, mivel képződésük gyakran a mikroorganizmusok szaporodása, illetve a dekarboxilázaktivitás kifejtése számára kedvező, tehát higiénikus szempontból elmarasztalható körülményekre utal. A biogén aminok tehát az állati és növényi szervezetek, mikroorganizmusok anyagcsere-folyamatai során, az aminosavak dekarboxileződésével, enzimek hatására jönnek létre leggyakrabban. A biogén aminok tehát kis molekulatömegű alifás, aliciklusos vagy heterociklusos szerves bázisok. Az aminosavakból a baktériumok és állati szövetek specifikus aminosav-dekarboxiláz enzimjeinek hatására aminok keletkeznek. A legismertebb dekarboxiláz enzimek a hisztidin, a tirozin-, fenilalanin-, ornitin-, glutaminsav-, lizindekarboxilázok. A reakcióban kofatorként vesz részt a piridoxál-foszfát, amely segítségével egy Schiff-bázis intermedieren keresztül jön létre az aminvegyület. A keletkezés reakciósémáját a 63. ábra szemlélteti. 63. ábra - A hisztamin képződése hisztidinből 133

144 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Az aminképzés savas közegben megy végbe; már enyhén lúgos közegben is oxisavak keletkeznek. Desztillálhatóságuk alapján a biogén aminok két csoportba oszthatók: vízgőzzel az illékony aminok, a nem illékonyak a desztillációs maradékból extrakcióval nyerhetők ki. Az illékonyak közé tartoznak a primer, szekunder és tercier alifás aminok, valamint az aromások közül a benzil-amin és a fenil-etil-amin. A nem illékony aminok közé sorolható a kadaverin, a putreszcin, a tiramin, a triptamin és a hisztamin. b) A biogén aminok tulajdonságai A borban található néhány fontos biogén amin tulajdonságait, biológiai hatásait az alábbiakban ismertetjük. A leggyakrabban előforduló biogén aminok kémiailag a következők (64. ábra). 64. ábra - A borokban leggyakrabban előforduló biogén aminok 134

145 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A triptaminról szólva megállapítható, hogy főleg származékai révén lehet jelentős élettani szerepe. Származékai közül legjelentősebb a szerotonin, amelyet a vérnyomás szabályozásban közreműködő egyik hormonként először az emberi vérből különítettek el. A szerotonin az élőlények világában igen elterjedt: előfordul a vérlemezkékben, a nyálmirigyekben, az emésztőcsatorna szöveteiben, halak izomszöveteiben, darazsak, skorpiók, egyes varangyok mérgében, sőt még növényekben (pl. banánban) is kimutatták. Nemcsak az emlősök vérnyomás-szabályozásában van szerepe, más biológiai funkciója is van, valószínű, hogy az agyműködés folyamatába is bekapcsolódik. Napjainkban a depressziós megbetegedések egyik lehetséges gyógyszere (6. ábra). 6. ábra - A szerotonin és képződése 13

146 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A hisztamin a hisztidin nevű aminosavból a hisztidin-dekarboxiláz enzim hatására keletkezik, a szervezet valamennyi szövetében, a testnedvekben megtalálható. A szervezetbe a táplálékkal jut be vagy ott szintetizálódik. A hisztamin a sejtekben kötött állapotban van, különösen sok hisztamint tartalmaznak az ún. hízósejtek. A szervezetet ért behatásokra hisztamin és rajta kívül még más, több tekintetben hasonló hatású mediátor anyagok szabadulnak fel, és jellegzetes, esetleg súlyos tünetekkel kísért reakciót okoznak. A hisztamin felszabadulását kiváltó okok főleg külső eredetűek és igen változatosak: ilyenek a szervezetbe bekerült anyagok, az ún. allergének, amelyek ellenanyag-reagintermelést váltanak ki, s a kettő reakciójakor szabadul fel a hisztamin (allergiás, anafilexiás reakció). A borok biogénamin-koncentrációja az egyéb fermentált élelmiszerekhez (sajtok stb.) képest elenyészően alacsony. Hogy mégis a kutatások körébe esnek, az magyarázza, hogy lebontódásuk a szervezetben az ún. monoamino-oxidáz enzim hatására történik meg, amely enzimgyógyszerek, illetve alkohol hatására részben vagy teljesen gátlódik, így a borral bevitt csekély amin felhalmozódik és az arra érzékenyeknél allergiás tüneteket okozhat. Magyar borok átlagos biogénamin-koncentrációját a 16. táblázat mutatja. 16. táblázat - Magyar borok biogén amin összetétele (Kállay, 1996) Bigén amin Fehérbor (mg/dm 3 ) Vörösbor (mg/dm 3 ) Kadaverin NQ -,3 NQ -,9 Etil-amin NQ -,4 NQ -,8 Hisztamin,17-1,2,9-2,2 Metil-amin,21-1,3,3 -,87 b-fenil-etil-amin NQ NQ -,78 Putreszcin,31-1,78,4 -,49 136

147 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE Szerotonin NQ -,7 NQ - 1,7 Tiramin,1-1,1,3 -,9 Triptamin ND ND ahol: NQ: kimutatási határérték alatt ND: az adott módszerrel nem detektálható Összefoglalva, a vegyületcsoporttal kapcsolatban az alábbi megállapításokat tehetjük: A magyar borokban a hisztamin, a triamin, a triptamin, a kadaverin, a fenil-etil-amin, a putreszcin és ritkábban a szerotonin fordul elő. A borvidékek, szőlőfajták, évjáratok között nincs szignifikáns különbség. SÁRDY és KÁLLAY (24, 2, 28) vizsgálatai szerint bioborokban nem mérhetők az előzőektől szignifikánsan eltérő koncentrácók. A seprőn tartás (sur lies, batonnaige) szintén nem változtatja meg lényegesen a biogén aminok koncentrációját illetve összetételét. A vörösborokban általában magasabb a hisztamin, illetve a tiramin koncentrációja, ez azonban egyéb pl. biológiai almasavbomlás stb. következménye. A magyar borok hisztaminkoncentrációja,17 2, mg/dm 3 szélső értékek között mozog. Ezek alacsonyabbak a megállapított határértékeknél. A biológiai almasavbomlás (MLF - malolaktikus fermentáció) és az aminképződés összefüggését vizsgálva megállapítható, hogy az MLF mindig együtt jár a biogén aminok (így a hisztamin és a tiramin) koncentrációjának emelkedésével. Ez vörösborokban gyakoribb és nagyobb mértékű, mivel ezekben gyakoribb a biológiai savbomlás lejátszódása is (66. ábra). 66. ábra - Az L-tejsav és a hisztaminkoncentráció-növekedés összefüggése 137

148 A BOR KÉMIAI ÖSSZETÉTELE A különböző bentonitok és aktívszenek hatását elemezve megállapítható, hogy a bentonitok 8 g/hl-es adagolás mellett átlagosan 6%-os, 12 g/hl-es adagolás mellett pedig átlagosan 8%-os hisztamincsökkenést eredményeznek, míg a tiraminra nézve hatástalanok (67. ábra). 67. ábra - Különböző bentonitok hatása a hisztamin- és a triaminkoncentrációra Az aktívszenek 1 g/hl-es dózisban átlagosan 9%-os hisztamin- és tiraminkoncentráció-csökkenést okoznak, az ennél nagyobb adagolás után az említett vegyületek nem mérhetők (68. ábra). 68. ábra - Különböző aktívszenek hatása a hisztamin- és a triaminkoncentrációra 138