A bor kémiája Készítette: Herner András

Az előadások a következő témára: "A bor kémiája Készítette: Herner András"— Előadás másolata:

1 A bor kémiája Készítette: Herner András
Forrás: Eperjesi Imre – Kállay Miklós – Magyar Ildikó: Borászat Mezőgazda Kiadó, Budapest, 1998.

2 Borász Kémikus Ház(i)asítása: Borkémikus

3 Kémiai alapok I. : atomok, molekulák, ionok
A természetben található anyagok belőlük épülnek fel, kevés található elemi formában. Protonokból, neutronokból és elektronokból állnak. Néhány extrém esetet leszámítva csak a nemesgázok (He, Ne, Ar, Kr, Xe) találhatók atomosan a természetben. Molekulák Atomokból felépülő, kovalens kötéssel kapcsolódó, elektromosan semleges anyagok, vegyületek. Pl.: CO2, C6H12O6, H2O, O2, HCl, CH4, C2H5OH, N2O

4 Kémiai alapok I. : atomok, molekulák, ionok
Atomokból, molekulákból származtatható elektromos töltéssel rendelkező részecskék. Közös jellemzőjük, hogy vízben jól oldódnak, szerves oldószerben (pl. olaj, zsír) kevésbé. Általában ez egy stabil állapota az anyagoknak. A fémek egy része kifejezetten szeret ilyen formában lenni, ezért a szervezet így is tudja felvenni őket. Pl.: Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, SO42-, PO43-, CO32-, HCO32- Vízben oldva találhatók, ahol a víz hidrátburkot képez körülöttük. + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + -

5 Kémiai alapok II.: Reakciótípusok
Sav-bázis reakciók Formai levezetés: semleges molekula vízben oldva „bomlik” (disszociál). Példák:

6 Kémiai alapok II.: Reakciótípusok
Oxidációs-redukciós reakciók Elektron átmenettel járó folyamatok. Gyakorlati példák: 1. Oxidáció: elektron leadással járó folyamat Pl.: oxigénnel (O2) való reakciók: égés, beleértve az biomolekulákat is, biológiai lebontó folyamatok

7 2. Redukció: elektron felvétellel járó folyamat
Pl.: a fémek kinyerése ércekből, biológiai felépítő folyamatok 3. Hidrolízis: vízzel való reakció Pl.: zsírok hidrolízise  zsírsav + (zsír)alkohol

8 A must és a bor összetevő anyagai 1.
I. Víz II. Szerves anyagok 1. Szénhidrátok (cukrok) 2. Szerves savak 3. N-tartalmú anyagok (pl. fehérjék) 4. Polifenolok 5. Színezékek 6. Aromaanyagok 7. Viaszok, olajok, zsírok 8. Enzimek 9. Vitaminok III. Szervetlen anyagok (ásványi alkotók) IV. Egyéb

9 A must és a bor összetevő anyagai 2.
II.1. Szénhidrátok a.) redukáló cukrok: D-glükóz, D-fruktóz b.) nem redukáló cukrok: szacharóz (répacukor, nádcukor, „kristálycukor”) c.) poliszacharidok: keményítő, cellulóz, pentózok, pentozánok, glikogén, pektinanyagok, gumik D-glükóz

10 A must és a bor összetevő anyagai 3.
II.2. Szerves savak a.) borkősav: legjelentősebb b.) almasav: második legjelentősebb c.) citromsav: kevésbé (2%) d.) egyéb savak: glikolsav, glicerinsav, glükuronsav, galakturonsav, oxálsav,... (3-4%) borkősav almasav

11 A must és a bor összetevő anyagai 4.
II.3. N-tartalmú anyagok Szervetlen formában: NH4+ a.) aminosavak b.) peptidek, fehérjék legtöbb fehérje: ún. oldható szőlőfehérje: albuminok és globulinok borászati jelentőség: hőhatásra, bizonyos anyagokra kicsapódhatnak: zavarosodás aminosav peptid

12 A must és a bor összetevő anyagai 5.
II.4. Polifenolok Borászati jelentőség: oxidálódhatnak (barna szín), vörösborok jellegkialakítói. Héjban és bogyóhúsban. élettani hatás: P-vitamin hatás, baktericidek, szív- és érrendszeri gyógyszerekben (koleszterin ürülésre hat) a.) nem flavonoidok-fenolok: benzoesav és fahéjsav származékok érzékszervi jellemzőjük: a kevésbé összehúzódó íz ide tartozik még a rezveratrol (számos publikáció) b.) flavonoid-fenolok: katechin, leukoantocianin és antocianin monomerek érzékszervi jellemzőjük: barnulási hajlam, keserű, összehúzó íz kémiai jell.: antioxidánsok (fémmegkötők), polimerizációra való hajlam

13 A must és a bor összetevő anyagai 6.
antocianinok: leukoantocianinokból +sav c.) tanninok érzékszervi jell.: összehúzó, fanyar íz, fehérjék kicsapása kémiai jell.: antioxidánsok (minél nagyobb a polimerizáció foka): véd az oxigén ellen, enzimgátlók (denaturálás) egy részük a szőlőből, másik a tölgyfahordóból származik egy jellemző alapváz (flavan-váz):

14 A must és a bor összetevő anyagai 7.
II.5. Színanyagok Elhelyezkedés: a héjban, a bőrszövet alatti 3-4. sejtsorban . Az erjedés során keletkező alkoholtól vagy a hőkezeléstől szétrepednek a tasakok, kiszabadulnak a színanyagok. antocianidin cukor = antocianin (vízoldható!)  szín! A közeg pH-jának függvényében változik a színe. Érdekesség: európai fajok: monoglükozidok (1 cukorral) direkttermők: diglükozidok (2 cukorral)  bogyóhús is színes Alapváz (flavilium-váz):

15 A must és a bor összetevő anyagai 8.
Zöld és sárga szín okozói: klorofill, karotin, xantofill, flavonok (általában a növények színanyagai) II.6. Aromaanyagok Fajtajelleg meghatározói Meghatározó: terpénalkoholok (illatos fajták) Minden szőlőben: aldehidek, alkoholok, kapronsav, benzilalkohol, a-butirolakton Technika: héjonáztatás (héjban aromaanyagok), polifenol tartalom elkerülésére: hidegáztatás (10°C alatt)

16 A must és a bor összetevő anyagai 9.
II.7. Viaszok, olajok, zsírok a.) Viasz: gyümölcs héját, vízoldhatatlan, védelem a szőlőnél: „vitin” a neve b.) Olajok: csak a magban, különlegesség: szőlőmagolaj c.) Zsírok: nagyon kevés, a többi az élesztőhöz köthető, köztük néhány zsírsav erjedés-aktivátor Általános képletük: Pl.: C17H31COOC16H33

17 A must és a bor összetevő anyagai 10.
II.8. Vitaminok, enzimek Vitaminok: zsírban oldódók: A vízben oldódók: C (nyomokban), B-v.csoport (gazdag) Sokféle enzim (növényi működés + élesztőgomba) III. Szervetlen anyagok / ásványi anyagok A must, szőlőlé viszonylag szegény bennünk. Legfontosabb, legjelentősebbek: K+, Na+, Mg2+, Ca CO32-, HCO32-, PO43-, SO42-, Cl- Fontos, kisebb mennyiségben: ppm: Fe, B, Si, Mn, Zn, Cu nyomelem: Al, (Pb), (Cd), F, Se Az ásványianyag-felvétel függ: időjárás, talaj, tápanyagellátás, fajta, érettségi állapot

18 A must jellemzői A must jellemzése: 1. pH érték (savasság)
2. Hamutartalom, hamualkalitás (el nem égethető komponensek) 3. Extrakttartalom (el nem párolgó (száraz) maradék) 4. Redoxpotenciál, rH-érték (redoxi tulajdonság)

19 A bor összetétele – kiegészítések 1.
Alkoholok Etil-alkohol: CH3-CH2-OH a bor védő- és tartósítószere a bor minőségének egyik fontos meghatározója 7-17% (ritka esetben: 5-19%) oxidációja során ecetsav képződik: borecet száraz borokban csökken, édesben növekedhet (utóérés) Metil-alkohol: CH3-OH Glicerin etanol után a második legnagyobb mennyiségű alkotója aszú borokban jóval több (7-24 g/l)

20 A bor összetétele – kiegészítések 2.
Savak Ecetsav illó tartalom 95%-a, természetesn úton N-tartalmúak aminok, amidok Észterek speciális észtert azonosítottak mg/l, mg/l, így kevésbé illékonyak, mégis az érzékküszöb fölött vannak  gyümölcsillatra emlékeztetnek fontosságuk: rosé és fiatal borok Antocianinok és tanninok aggregációjuk üledéket okozhat jelentős szerep az ízérzet kialakításában (tanninok megtartását antocianianinok végzik  vörösbor)

21 Az erjedés Az elnevezés: erjedés (köznyelv) fermentáció (technológiai)
Jelentés: különböző kémiai összetételű szubsztrátok mikrobiológiai úton történő lebontása/átalakulása (biotechnológia) must cukortalma  CO2 + CH3CH2OH az élesztők által (borász) Egy másik példa: malolaktikus fermentáció (almasav  tejsav) Két típus: aerób (O2 jelenlétében)  oxidatív út anaerób (levegőtől elzártan  mustban)  reduktív út

22 Az alkoholos erjedés 1. Pontosabban: a must glükóz és fruktóz tartalmának enzimatikus átalakulása etanollá A reakció: 1. főreakció 2. mellékreakció A menete: a glükóz a glikolízis folyamatába lép, ahol képződik belőle egy piroszőlősav (fontos köztes intermedier), és ennek redukciójával képződik az etil-alkohol. glicerin piroszőlősav

23 Az alkoholos erjedés 2. Főszereplők: élesztőGOMBÁK Jellegzetességeik:
nem tudják tovább bontani (oxidálni) a piroszőlősavat (nincs Szentgyörgyi-Krebs-ciklusuk), ezért alkohol formájába alakítják (így kevésbé mérgező) a 2. (mellék)reakció zajlik le kezdetben, innen származik a glicerin nagy része („glicerin-piroszőlősavas” erjedés) (megj.: SO2 adagolással növelhető a glicerin mennyisége) az alkohol megöli őket egy alkohol-koncentráció felett: 12-14% az élesztőgomba számos anyagot felhasznál, és termel is: párhuzamos reakciók, „mellék”reakció: borkősav, almasav, alkoholok, aldehidek, ketonok, ...  bor egyedi jellege azaz: SZŐLŐ + ÉLESZTŐ EGYÜTT(!)  BOR

24 Az alkoholos erjedés 3. Az erjedés szakaszai (szigorúan anaerób körülmények, ideális esetben (modellkísérlet)): 1. Lag fázis (néhány óra) A bekerült élesztőgombák erőre kapnak, megindul az enzimtermelés, de a must még változatlan állapotú 2. Az aktív szaporodás fázisa a.) gyorsulási szakasz (néhány óra) Élesztősejtek szaporodásának üteme eléri az adott törzsre, tápközegre, hőmérsékletre jellemző max. értéket. A szaporodás állandó ütemű lesz, az egyedszám exponenciálisan nő. b.) exponenciális szaporodási fázis (kb.: 3-4 új generáció) Aktív szaporodás, megindul a glicerin termelése.

25 Az alkoholos erjedés 4. c.) növekedés üteme csökken (kb.: 3-4 generáció) Oka: alkohol toxikus hatása. CO2 termelése nő, de még nem érte el a maximális ütemet. A sejtkoncent- ráció állandósul a szakasz végére. 3. Stacioner fázis - az elején a szaporodás megáll, az erjesztés maximális - állandósult sejtkoncentráció: 108 sejt/cm3 - cukor 50%-a itt hasznosul fel - végül lassú ütemben csökken a CO2 és az erjesztés - a ciklus végén kb. 10v/v%-os alkoholtartalom Innentől utóerjedés: (2-3 nap) - lassú pusztulás - ideális esetben a cukor teljesen elfogy

26 Az alkoholos erjedés 5. Az alkoholos erjedést befolyásoló 3 fő tényező: 1. Hőmérséklet szaporodási optimum: °C, de a T növekedése fokozza az alkohol toxicitását, melléktermékek képződését, ezért a biotechnológiai optimum 25 °C (ált. ez alá, °C) 2. Cukor- és alkoholtartalom nagy cukortartalom nem kedvező (ozmózis), szorosan összefügg a kettő (pl.: nagy cukortartalom  hosszú erjedési idő (aszú: több hónap)) határ: 250 g/l, ekkor már lesz maradékcukor 3. Oxigén Az élesztőgombák életfolyamataihoz szükséges, előnyös. (Intenzív levegőztetés tilos, csak alkalmanként!)

27 Az alkoholos erjedés 6. - mellékreakciók
Az alkoholos erjedés mellett két másik fajta erjedés megy: 1. Tejsavbaktériumok 2. Ecetsavbaktériumok Menetük: szintén piroszőlősavból képződnek. tejsav ecetsav

28 A fő komponensek változása az erjedés során 1.
Must g/l Bor / g/l Változás Glükóz (-230) ~0,1 -30 csökken, az arány is Fruktóz 1-2 -60 Pektinek 1-4,5 0,1-0,2 csökken (ülepedik) Etil-alkohol - 7-17v/v% megjelenik, nő Glicerin 6-10(-24) Borkősav 4-8 1-5 csökken Almasav 2-7 0-8 Ecetsav 0,6-1,0 Tejsav 0,4

29 A fő komponensek változása az erjedés során 2.
Must / g/l Bor / g/l Változás Antocianinok 1-6 g/kg bogyó kevés 0,100-0,400 (kurucvér: 1,260) -(40-60)% (ülepedés) N-tartalmú vegyületek 0,2-2,0 0,050-1,800 csökken Fehérjék n.a. mg/l Aromaanyagok nőnek Ásványi anyagok kémiai tulajdonságai miatt jelentősen nem változik, kis része ülepedhet

30 A kénezés 1. A kénezés céljai: Antiszeptikus hatás
Redukáló (antioxidáns) hatás Íz- és aromamegőrző hatás - acetaldehid (óíz okozója) megkötése Színstabilizáló hatás - antocianinek oxidációját és polimerizációját akadályozza meg Hatásmechanizmus:

31 A kénezés 2. A kénezés alkalmazásai:
Fertőtlenítés - hordó (papírra felvitt elemi S: „kénszalag”) Kénessavas nyálkázás - friss must erjedésének hátráltatása az ülepítés idejére (fél nap) - az ülepedés fokozása Cefrekénezés - baktériumok háttérbe szorítása - gombák kevésbé érzékenyek rá Újbor letisztázása, tartósítás - baktériumok elpusztítása A kén beadásának módja: K2S2O5 kálium-metabiszulfit, borkén SO2-palack, H2SO3-törzsoldat

32 Zárszó, mottó „A borok terén a legjobb mérőműszer az ember.”