Неорганические катализаторы

Установлено, что ионы меди и железа (Cu⁺, Cu⁺², Fe⁺², Fe⁺³) являются катализаторами окислительных реакций в вине. Французскими учеными - Женевуа и Ж.Риберо-Гайоном и А.К.Родопуло показано, что комплексно связанные ионы железа являются более сильными катализаторами, чем неорганические соли железа. Установлено, что таким мощным катализатором является комплексная соль железа и винной кислоты:

СОО

СНОН

Fe

СНОН

СОО

В комплексных солях переход из 2-х валентного железа в 3-х валентное и наоборот является обратимым, что обусловливает высокую эффективность данной системы. Существуют несколько теорий по механизму действия неорагнических катализаторов. наиболее вероятной является теория, согласно которой комплексно связанные соли тяжелых металлов образуют соединения с субстратом окисления, активируют газообразный кислород, присоединяясь к нему, при этом получается отрицательно заряженный кислород, который активно окисляет субстрат.

По данным А.П.Баха молекула кислорода непосредственно с водородом связываться не может. Вначале он должен вступить в реакцию с ненасыщенными веществами, которые он назвал оксигеназами. При этой реакции образуются вещества типа пероксидов, где кислород находится в активном состоянии:

R₁-CH=CH-R₂ + O₂ R₁-CH-CH-R₂ + R₃H₂ R₃O +H₂O + R₁-CH=CH-R₂

O---O оксид

перекись

Далее перекись передает кислород какому-то веществу, при этом образуется оксид, вода и регенерируется оксигеназа.

Освобожденная оксигеназа может вновь присоединять кислород и реакция продолжается. такими оксигеназами являются аскорбиновая, фумаровая и диоксифумаровая кислоты, ненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая), терпеноиды, полифенолы и др.

В последнее время в химических и биохимичесикх процессах, и в частности, в ОВ-процессах, особое значение придают анион-радикалу О₂- (часто его называют супероксидом), который образуется при одноэлектронном восстановлении молекулярного кислорода и при энзиматическом аэробном метаболизме. Механизм образования О₂- следующий:

Fe, Cu + O₂ O₂ ^-- - супероксид (обладает очень высокой активностью и вызывает окисление компонентов).

O₂^-- +RH₂ RO + H₂O

Кроме того, возможно взаимодействие данного анион-радикала непосредственно с Н₂О₂, в результате чего образуется гидроксильный анион-радикал:

О₂^- + Н₂О₂ О₂^- + ОН^- + ОН^*.

ОВ-системы сусла и вина

Процессы окисления и восстановления в вине являются сопряженными, т.е. одно вещество окисляется, отдает атомы водорода, при этом одновременно другое вещество восстанавливается:

A BH₂ C Z

O₂^*

AH₂ B CH₂....... ZH₂

O₂^*- окисляет в первую очередь те вещества, которые имеют высокий ОВ-потенциал. При этом расходуются самые восстановленные вещества - редуктоны. Если требуется получить неокисленные вина (белые, столовые, шампанские), следует, чтобы в вине содержалось большое количество редуктонов (аскорбновая кислота). Следует также отметить, что терпеноиды играют в вине роль антиокислителей, т.к. содержат двойные связи.

По современным представлениям окисление и восстановление сопровождается переносом электронов. Интенсивность ОВ-процессов в вине характеризуется ОВ-потенциалом (редокс-потенциал), который зависит от соотношения ОВ-систем в вине.

В вине содержатся обратимые и необратимые ОВ-системы. При доступе кислорода равновесие реакции сдвигается в сторону окисленных форм, при анаэробной выдержке - в сторону восстановленных форм. Наличие дрожжей в вине способствует усилению восстановительных процессов. По мнению ряда ученых, это связано с проходом из дрожжевых клеток восстановителей (глютатиона, цистеина и др.). Важное значение имеют ферменты дрожжей, особенно дегидрогеназы, которые ускоряют реакции восстановления окисленных соединений. Созревание различных типов вин должно протекать при определенном уровне ОВ-потенциала. Наиболее важными ОВ-системами являются следующие:

1. Обратимые системы

1.

СООН СООН СООН

СНОН -2Н С-ОН -2Н С=О +О₂ СООН

-2СО₂

СНОН +2Н С-ОН +2Н С=О СООН