Słodki wybór

Wybór odpowiedniej metody oznaczania zawartości cukrów na poszczególnych etapach dojrzewania winogron i produkcji wina może zaważyć na skuteczności podejmowanych decyzji.

Cukry zawarte w winogronach różnią się między sobą podatnością na fermentację, poziomem odczuwanej słodkości oraz sposobem w jaki można mierzyć ich zawartość.

Tabela 1. Cukry naturalnie występujące w winogronach

Cukier

D-glukoza

L-fruktoza

sacharoza

pentozy:

arabinoza 0,4-1,3 g/l ramnoza < 0,5 g/l

ksyloza, ryboza

W winogronach

80-130 g/l

80-130 g/l

2-10 g/l

0,4-2 g/l

Słodkość względna1

74-80%

117-175%

100%

w bardzo małym stopniu odpowiadają za słodki smak

Podatność
na fermentację

fermentujące

fermentujące
po hydrolizie2

niefermentujące

Redukcyjność

cukry redukujące

cukier nieredukujący

(redukujący po inwersji)

cukry redukujące

Uwagi

cukry przeważające w winogronach (łącznie stanowią >95% substancji rozpuszczonych)

sacharoza → glukoza + fruktoza

po fermentacji jedynie
w śladowych ilościach

przechodzą do wina w praktycznie niezmienionej postaci

1 Za wzorzec smaku słodkiego przyjmuje się 10% wodny roztwór sacharozy. Dla takiego roztworu słodkość względna wynosi 100% (1,0). Wraz ze wzrostem liczby jednostek monosacharydowych słodkość sacharydów zanika. Wyjątkiem jest sacharoza, która zbudowana jest z dwóch reszt cukrowych (glukoza + fruktoza), ale tylko reszta glukozy oddziałuje z receptorem na języku.

2 W wyniku hydrolizy kwasowej lub pod wpływem enzymu (inwertazy) sacharoza ulega rozpadowi do D-glukozy i D-fruktozy. Proces hydrolizy nosi nazwę inwersji. Nazwa ta związana jest ze zmianą znaku skręcalności właściwej roztworu sacharozy poddawanej hydrolizie. Sacharoza po hydrolizie nosi nazwę cukru inwertowanego.

Cukry redukujące (glukoza, fruktoza, pentozy)

Głównymi cukrami redukującymi w winogronach i winie są glukoza i fruktoza. Cukry redukujące to cukry, które mogą redukować inne związki. Ich zdolność redukcyjna sprawia, że są one mierzalne za pomocą metody redukcji (patrz: ramka). Niestety, metoda ta mierzy nie tylko cukry redukujące, ale również inne związki redukujące, które mogą przyczyniać się do zawyżania wyników. Oznaczanie cukrów redukujących będzie obejmowało także pentozy, które nie podlegają fermentacji i wnoszą stosunkowo niewiele do końcowej odczuwanej słodkości.

Wynik badania zawartości cukrów redukujących wskazuje maksymalne stężenie cukrów (niezależnie od tego, czy są to cukry fermentujące czy niefermentujące). Jeśli więc pomiar zawartości cukrów redukujących pokazuje, że wino jest odfermentowane do wytrawności, tzn. że jest ono faktycznie wytrawne.

Cukry redukujące po inwersji

Inwersja próbki to proces, w którym sacharoza jest „rozbijana” na glukozę i fruktozę, aby można ją było zmierzyć za pomocą metody ilościowego oznaczania zawartości cukrów redukujących (patrz: ramka). W ten sposób mierzy się glukozę i fruktozę występujące naturalnie oraz glukozę i fruktozę pochodzące z rozpadu sacharozy. Zasadniczo, pomiar wykorzystujący inwersję daje wynik całkowitej zawartości cukrów fermentujących.

Metoda ilościowego oznaczenia cukrów redukujących i cukrów redukujących po inwersji polega na redukcji soli miedziowej przez cukry redukujące. W reakcji z jonami miedzi(II) grupa karbonylowa (aldehydowa lub α-ketonowa występująca w liniowej formie sacharydu) utlenia się do grupy karboksylowej, a jony miedzi(II) redukują się do jonów miedzi(I) i wytrąca się osad tlenku miedzi(I). Metody oparte na właściwościach redukujących nie są specyficzne tylko dla sacharydów, gdyż inne substancje np. niektóre kwasy organiczne (kwas askorbinowy), niektóre aldehydy i aminokwasy, także wykazują właściwości redukujące.

Sacharoza (ang. sucrose)

Glukoza powstała w liściach na drodze fotosyntezy, łączy się z fruktozą, dając w ten sposób jedną cząsteczkę sacharozy. Po przetransportowaniu do jagód, sacharoza, pod wpływem enzymów ulega ponownemu rozpadowi na glukozę i fruktozę. Dlatego zawartość sacharozy pozostałej w dojrzałych winogronach jest już niewielka (2-10 g/l).

Chociaż sama sacharoza nie podlega fermentacji, to produkty jej hydrolizy, glukoza i fruktoza, już jak najbardziej. A ponieważ drożdże wytwarzają własny enzym inwertazowy, szaptalizacja moszczy sacharozą nie powoduje problemów z fermentacją.

Zawartość sacharozy można wyznaczyć jako różnicę między cukrami redukującymi po inwersji a cukrami redukującymi.

Sacharoza = cukry redukujące po inwersji – cukry redukujące

Glukoza + fruktoza (ang. glucose + fructose)

Glukoza i fruktoza to redukujące cukry proste występujące w wielu owocach. Obydwa monosacharydy mają ten sam wzór sumaryczny (C6H12O6) ale odmienną budowę. W winogronach, a co za tym idzie oczywiście również w moszczu, glukoza i fruktoza występują mniej więcej w podobnych ilościach, po około 100 g/l każda. I chociaż zazwyczaj w dojrzałych owocach glukoza i fruktoza faktycznie występują w stosunku 1:1, to proporcje te potrafią też dość znacznie się różnić, a wpływ na to może mieć przebieg danego sezonu wegetacyjnego. W cieplejszym roczniku stosunek ten będzie wyższy, a w zimniejszym – niższy. W literaturze przedmiotu znajdziemy zakres od 0,7 do 1,5. Ogólnie w trakcie dojrzewania owoców proporcja glukozy do fruktozy zazwyczaj maleje.

Również w trakcie fermentacji stosunek glukozy do fruktozy maleje; z około 1 do 0,25 pod koniec fermentacji. Dzieje się tak dlatego, że większość drożdży wykazuje lekką preferencję dla glukozy (są glukofilne), co skutkuje przewagą fruktozy, która musi być fermentowana w trudnych warunkach końcowej fazy fermentacji, takich jak deficyt przyswajalnego azotu czy wysoki poziom alkoholu.

Zatem to fruktoza przeważa w cukrze resztkowym, a ponieważ jest ona niemal dwa razy słodsza od glukozy, wina słodzone moszczem winogronowym będą mniej słodkie niż wina o tym samym analitycznym stężeniu cukrów redukujących, ale uzyskane w wyniku (sztucznego) zatrzymania fermentacji. Z tego samego powodu pozostałości fruktozy mogą dawać niepożądane odczucie słodkości w winach formalnie wytrawnych.

Suma glukozy i fruktozy nigdy nie jest wyższa niż zawartość cukrów redukujących.

Glukoza + fruktoza ≤ cukry redukujące

Pentozy (ang. pentoses)

Obecność pentoz w moszczu i winie powoduje, że wynik oznaczenia zawartości cukrów redukujących nie wynosi 0 g/l. Ponieważ pentozy są cukrami niefermentującymi, wina wytrawne (≤ 2 g/l cukrów redukujących) są generalnie uznawane za stabilne pod kątem ponownej fermentacji (refermentacji).

Cukier resztkowy (ang. residual sugar)

Cukier resztkowy to cukier pozostały w winie po zakończeniu fermentacji. Do pomiaru cukru resztkowego często stosuje się metodę ilościowego oznaczania zawartości cukrów redukujących (patrz: ramka). Jeżeli nie stosowano szaptalizacji (dodanie sacharozy) pozostały cukier powinien być mniej więcej równy zawartości cukrów redukujących (w gotowym winie rzadko występują śladowe ilości naturalnej sacharozy).

Jeśli występują jakiekolwiek inne cukry nieredukujące (szczególnie podczas produkcji win musujących, do których można dodawać sacharozę), próbkę przed analizą należy poddać inwersji.

Ekstrakt bezcukrowy (ang. sugar free extract)

Ekstrakt bezcukrowy jest używany jako wskazówka, czy wino zostało zafałszowane przez dodanie wody. Ekstrakt bezcukrowy oblicza się przez odjęcie cukru resztkowego od ekstraktu ogólnego (suma wszystkich substancji nielotnych) i dodanie 1. Dodanie 1 g/l wykonuje się dla skompensowania obecności pentoz w winie. Jeśli wino zawiera więcej niż 1 g/l pentoz, ekstrakt bezcukrowy obliczony w ten sposób może dać fałszywie niski wynik.

Ekstrakt bezcukrowy = ekstrakt ogólny – cukier resztkowy + 1

Przez odjęcie glukozy i fruktozy od cukrów redukujących (zakładając, że nie ma sacharozy) można uzyskać przybliżoną ocenę zawartości pentoz w winie (należy pamiętać o obecności innych „niecukrowych” związków redukujących).

Brix vs cukry redukujące

Nie należy utożsamiać wyników pomiarów w stopniach Brixa (°Bx) z zawartością cukrów redukujących. Chociaż zależność pomiędzy nimi może być pośrednia, zawartość cukrów redukujących jest mierzona w g/l (mas./obj.), podczas gdy °Bx jest zdefiniowany jako procent masowy % mas./mas. (g/100 g). Analiza zawartości cukrów redukujących mierzy bezpośrednio ilość cukru gronowego w winie lub w moszczu bez uwzględniania wpływu alkoholu, dwutlenku węgla itp. Natomiast Brix odnosi się do gęstości całej próbki (wyrażonej jako liczba gramów sacharozy w 100 g próbki) odniesionej do gęstości czystej wody w temperaturze 20°C.

Zawieszone w moszczu cząstki stałe wpływają na jego gęstość, przez co uzyskane wyniki w °Bx nie odzwierciedlają prawdziwej zawartości cukru. Ponadto pomiar ten bazuje na stosunku (mas./mas.) cukru do wody, który może być różny w zależności od stanu fizjologicznego rozwoju owoców.

Cukier / jagoda

Innym problemem, który napotyka się przy stosowaniu standardowych metod oznaczania °Bx, jest to, że nie bierze się pod uwagę masy owoców użytych do przygotowania próbki. W związku z tym, jest całkowicie możliwe, że w ciągu kilku dni odczyt °Bx może nie wykazywać żadnych zmian, kiedy w rzeczywistości mogą wystąpić istotne zmiany w masie owoców (wzrost lub spadek) wchodzących do próbki. Zatem lepszym rozwiązaniem będzie pomiar Brix odniesiony do masy analizowanej próbki.

Dla przykładu porównajmy wyniki dwóch pomiarów próbek składających się ze 100 jagód każda, wykonanych w odstępie 5 dni (tabela 2).

Tabela 2. Przykład obliczeń zawartości cukru na jagodę

Data pomiaru

15 września

20 września

Brix, °Bx

22

22

Masa próbki, g

112

118

Zawartość rozpuszczalnych substancji stałych, g / 100 jagód

X = (22 * 112) / 100

X = 24,6 g / 100 jagód

X = (22 * 118) / 100

X = 26,0 g / 100 jagód

Zawartość rozpuszczalnych substancji stałych na jagodę,

g / jagoda

0,246 g / jagoda

0,260 g / jagoda

 
Refraktometr dla obydwu próbek wskazuje 22°Bx. Mogłoby się zatem wydawać, że nie nastąpiła żadna zmiana w dojrzałości owoców, ale jeżeli wykonamy obliczenia zawartości substancji stałych w przeliczeniu na jagodę okazuje się, że sytuacja ma się zgoła odmiennie (0,246 vs 0,260 g/jagoda).

Analizując tabelę 3 można zauważyć, że wzrost zawartości rozpuszczalnych substancji stałych na jagodę i wzrost masy próbki jagód to oznaka dojrzewania. Można również zauważyć, że informacje uzyskane przez odniesienie zawartości cukru do masy jagód są znacznie bardziej kompletne i dają szerszy obraz niż te dostępne w wyniku oceny samych pomiarów Brix.

Tabela 3. Interpretacja wyników pomiarów cukier/jagoda

Cukier / jagoda

Masa jagód

maleje

bez zmian

rośnie

rośnie

dojrzewanie

i odwodnienie jagód

dojrzewanie

1. duży wzrost:

dojrzewanie i rozcieńczanie

2. mały wzrost:

dojrzewanie

bez zmian

odwodnienie jagód

bez zmian

rozcieńczanie się soku

maleje

odwodnienie

i eksport cukru z jagód

eksport cukru z jagód

eksport cukru z jagód i rozcieńczanie się soku

 

Brix a dojrzałość

Cukier wytwarzany w liściach w procesie fotosyntezy jest przenoszony do winogron tylko do momentu ich zebrania (to akurat nie dziwi) lub do osiągnięcia maksymalnej wartości Brix (23-25°Bx). Kiedy transport asymilatów się zakończy, jakiekolwiek dalsze zmiany Brix będą wynikiem utraty wody w jagodach (transpiracja), „wyprowadzania” cukru z jagód do innych części rośliny lub rozcieńczania się soku w jagodach np. w trakcie intensywnego deszczu.

Chociaż stężenie substancji rozpuszczalnych w jagodach może ulec zmianie również po zbiorach, a niektóre inne związki wpływające na jakość mogą się rozwijać lub ulegać degradacji, na ogół winogrona powinny być zbierane po osiągnięciu parametrów docelowych. A ponieważ parametry te są związane m.in. ze zmianami zawartości cukrów w jagodach, Brix (lub dowolny inny pomiar zawartości cukrów) może być z powodzeniem stosowany do ustalania optymalnego momentu zbioru winogron (por. tabela 4), czego Państwu (producentom) i sobie (konsumentowi) życzę.

Tabela 4. Optymalne parametry moszczu

Rodzaj wina

Musujące

Białe

wytrawne

Czerwone wytrawne

Słodkie

późnego zbioru

Brix, °Bx

18-20

20-22

21-23

≥ 25

Cukry po inwersji

170-190

190-215

200-225

≥ 245

Alkohol potencjalny

10-11,5

11,5-13

12-13,5

≥ 14

 

dr inż. Piotr Przybek
https://enolab.pl

Poprzedni wpis

Pomiar zawartości cukrów z użyciem areometru