Mendelova univerzita v Brně Zahradnická fakulta v Lednici. SROVNÁNÍ BAREVNÉ KAPACITY U ČERVENÝCH VÍN Diplomová práce

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Zahradnická fakulta v Lednici SROVNÁNÍ BAREVNÉ KAPACITY U ČERVENÝCH VÍN Diplomová práce Vedoucí diplomové práce: Vypracoval: doc. Ing. Josef Balík, Ph.D. Bc. Tomáš Rotter Lednice 2011

2

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma,,srovnání barevné kapacity u červených vín vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům. V Lednici, dne... Podpis...

4 PODĚKOVÁNÍ Děkuji svému vedoucímu diplomové práce doc. Ing. Josef Balíkovi, Ph.D. a pracovníkům ústavu posklizňových technologií za odborné vedení a velmi cenné rady a připomínky, které mi poskytli v průběhu zpracování diplomové práce. Rovněž děkuji svým rodičům, kteří mě během celého studia podporovali.

5 OBSAH 1. ÚVOD CÍL PRÁCE LITERÁRNÍ ČÁST Biologická a chemická příslušnost anthokyanů Výskyt anthokyanů a chemická struktura Akumulace anthokyanů v hroznech Fyzikální a chemické vlastnosti anthokyanů Vliv ph prostředí Vliv teploty Enzymatické změny anthokyanů Účinky kyslíku a peroxidů Odbarvovací účinek oxidu siřičitého Změny způsobené cukry a jejich rozkladnými produkty Vliv kopigmentace a přímé a smíšené kondenzace Vliv záření Další reakce anhokyanů Změny anthokyanů v průběhu výroby vína Extrakce a stabilizace anthokyanů červených vín Opatření k podpoře stabilizace barvy Faktory ovlivňující průběh vinifikace Význam makrooxidace a mikrooxidace Změny barevných charakteristik způsobených filtrací EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST Materiál a metody Použitý materiál Použité metody Použité statistické metody Výsledky a diskuze ZÁVĚR SOUHRN RESUMÉ POUŽITÁ LITERATURA... 71

6 Seznam tabulek a obrázků v textu Seznam tabulek: Tabulka I: Přehled struktury anthokyanidů (VELÍŠEK, 2002) Tabulka II:Hlavní komponenty vybraných rostlinných materiálů (VELÍŠEK, 2002) Tabulka III: Obsah antokyanů v hroznech vybraných odrůd (STEIDL, RENNER, 2003) Tabulka IV: Koncentrace veškerých anthokyanů ve slupkách bobulí vybraných odrůd a kříženců (BALÍK, 1994) Tabulka V: Závislost doby macerace na barevné intenzitě, odstínu a parametrech CIELAB (STÁVEK, 2006) Tabulka VI: Barevné parametry červených vín (KYSELÁKOVÁ et al., 2002) Tabulka VII: Označení sledovaných experimentálních vzorků červených vín Tabulka VIII: Tabulka pro hodnocení barevnosti červených vín ročníku 2009 Tabulka IX: Barevné parametry červených odrůdových vín ročníku 1996 Tabulka X: Barevné parametry červených odrůdových vín ročníku 2004 Tabulka XI: Barevné parametry červených odrůdových vín ročníku 2006 Tabulka XII:Barevné parametry červených odrůdových vín ročníku 2009 Tabulka XIII: Barevné parametry červených odrůdových vín ročníku 2010 Tabulka XIV: Rozmezí naměřených hodnot a průměry u jednotlivých ročníků Tabulka XV: Průměrné hodnoty u jednotlivých barevných parametrů vín ročníků 1996, 2004, 2006, 2009, 2010 Tabulka XVI: Součet pořadí jednotlivých vzorků při senzorickém hodnocení intenzity barvy vzorků a rozdělení do jednotlivých skupin podle statisticky významného rozdílu u červených vín ročníku 2009 Tabulka XVII: Korelace mezi jednotlivými vzorky červených vín ročníku 2009 a 2010 v závislosti na barevných parametrech Tabulka XVIII: Parciální korelace jednotlivých parametrů u červených vín ročníků 2009 a 2010 Tabulka XIX: Srovnání barevných parametrů červených vín ročníků 2005, 2006, 2007, vyrobených z hroznů odrůd révy vinné zapsaných ve Státní odrůdové knize ČR (STÁVEK, BALÍK,2008)

7 Seznam obrázků: Obrázek 1: Strukturní vzorce hlavních anthokyanů (VELÍŠEK, 2002) Obrázek 2: Kyanidin-3-O-β-o-glukosid (VELÍŠEK, 2002) Obrázek 3: Transformace antokyanu v závislosti na ph prostředí (VELÍŠEK, 2002) Obrázek 4: Zastoupení jednotlivých forem anthokyanů v závislosti na ph vína (KUMŠTA, 2008) Obrázek 5: Degradace 3 glykosidů anthokyanů (VELÍŠEK, 2002) Obrázek 6: Reakce malvidinu -3,5- diglukosidu s peroxidem vodíku v kyselém a neutrálním prostředí (HRAZDINA, FRANZESE, 1974) Obrázek 7: Produkty reakce anthokyanových barviv s oxidem siřičitým (VELÍŠEK, 2002) Obrázek 8: Závislost doby macerace na barevné intenzitě vína (STÁVEK, 2006) Obrázek 9: Porovnání naměřené hodnoty L* z přístroje MINOLTA a LOVIBOND Obrázek 10: Porovnání naměřené hodnoty a* z přístroje MINOLTA a LOVIBOND Obrázek 11: Porovnání naměřené hodnoty b* z přístroje MINOLTA a LOVIBOND Obrázek 12: Součet pořadí jednotlivých vzorků při senzorickém hodnocení odstínu červených vín ročníku 2009 Obrázek 13: Barevná intenzita červených vín ročníku 1996, 2004, 2006, 2009, 2010 Obrázek 14: Barevný odstín červených vín ročníku 1996, 2004, 2006, 2009, 2010 Obrázek 15:Celkový obsah anthokyanů u červených vín ročníku 1996, 2004, 2006, 2009, 2010 Obrázek 16:Celkový obsah polyfenolů u červených vín ročníku 1996, 2004, 2006, 2009, 2010 Obrázek 17: Hodnota parametru L* u červených vín ročníku 1996, 2004, 2006, 2009, 2010 Obrázek 18: Hodnota parametru a* u červených vín ročníku 1996, 2004, 2006, 2009, 2010 Obrázek 19: Hodnota parametru b* u červených vín ročníku 1996, 2004, 2006, 2009, 2010 Obrázek 20: Faktorová analýza červených vín roku 1996,2004,2006,2009,2010 v závislosti na barevných parametrech

8 Obrázek 21: Shluková analýza vzorků červených vín ročníku 2009 a 2010 v závislosti na barevných parametrech Obrázek 22: Analýza rozptylu pro celkové anthokyany a polyfenoly u červených vín ročníku 2008,2009 a 2010 ( α= 0,05) Obrázek 23: Analýza rozptylu pro barevné parametry L*,a*,b* u červených vín ročníků 2008,2009 a 2010 ( α= 0,05) Obrázek 24: Analýza rozptylu pro barevnou intenzitu červených vín ročníků 2008,2009,2010 ( α= 0,05) Obrázek 25: Analýza rozptylu pro barevný odstín u červených vín ročníků 2008,2009,2010 ( α= 0,05)

9 1. ÚVOD K tomu, abychom stvořili výborné červené víno, je potřeba dosáhnout dokonalé harmonie mezi rozhodujícími prvky kvality: barvou, aromatickými látkami taniny, alkoholem a extrakčními složkami. Barva vína je velmi důležitým kritériem, které je přísně hodnoceno jak odborníky, tak laiky. Vypovídá o stáří vína, jeho původu, použité odrůdě, způsobu fermentace, způsobu zrání a v neposlední řadě o jakosti. U červených vín, se barevná škála pohybuje od cihlové, přes granátovou, rubínovou až po fialově červenou, u některých vín se může objevovat i modrý odstín. Svoji charakteristickou barvu vína získávají především díky polyfenolům, což je společné označení barviv, tříslovin a taninů. Anthokyany jsou rostlinná barviva, jež mohou být označována i jako antokyaniny, anthokyaniny nebo antokyany. Jedná se o rostlinné pigmenty, které jsou v přírodě nositeli barevnosti nejrůznějších druhů ovoce, zeleniny, ale i květů. Anthokyany jsou hromaděny během dozrávání plodů rodu Vitis v buněčné stěně slupky bobulí nebo u tzv. barvířek jsou tato barviva obsažena i v dužnině bobulí. O jejich koncentračním složení ve vínech, které je ovlivněno během vinifikace, primárně rozhoduje surovina a způsob jejího zpracování. Anthokyany jsou značně nestabilní sloučeniny a jejich vlastnosti se mění během dalších biochemických procesů v průběhu fermentace, ale i v čase dozrávání v závislosti na skladovacích podmínkách. 9

10 2. CÍL PRÁCE Cílem diplomové práce je pojednat o významu a vlastnostech anthokyanů červených vín. Změřit obsah veškerých anthokyanů a polyfenolů a zhodnotit barevný potenciál pomocí vhodných statistických metod u červených vín zapsaných ve Státní odrůdové knize. 10

11 3. LITERÁRNÍ ČÁST 3.1. Biologická a chemická příslušnost anthokyanů Výskyt anthokyanů a chemická struktura Anthokyany jsou nejrozšířenější a početně velice rozsáhlou skupinou rostlinných barviv. Jedná se o vodorozpustné rostlinné pigmenty, nerozpustné v chloroformu, acetonu ani v éteru. Dosud bylo v přírodních zdrojích identifikováno asi 300 různých anthokyanů. Mnoho druhů ovoce, zeleniny, květin a dalších rostlinných materiálů vděčí za svojí atraktivní oranžovou, červenou, fialovou a modrou barvu zvyšující jejich spotřebitelskou oblibu, právě této skupině ve vodě rozpustných barviv. Tvorba a změny anthokyanidů ve vinném hroznu závisí na stupni jeho zralosti. Zráním se obsah anthokyanidů zvyšuje, ovšem při přezrávání dochází naopak k jeho poklesu, jelikož se utváří huminové látky. Barva anthokyanů závisí jednak na příslušném aglykonu, dále na přítomnosti kovů, které utvářejí komplexy (ionty molybdenu, železa, niklu a mědi), na ph prostředí (se zvyšujícím se ph červená barva postupně přechází na světle modrou až zelenou) a konečně na přítomností kyseliny siřičité, která je používána jako antioxidant a také jako antiseptikum při výrobě vína. Plísně, zejména pak Botrytis cinerea, mohou nepříznivě ovlivnit barvu červených vín. Při přezrávání bobulí může docházet ke snížení obsahu pigmentu následkem tvorby huminových látek (VELÍŠEK, 2002). Anthokyany jsou uvolňována ze slupek vinných hroznů během jejich vinifikace (BALÍK, 2010). Švejcar a Minárik (1976) uvádí, že anthokyany se vyskytují jen ve dvou až třech vrstvách epidermu bobule. V dužnině se až na malé výjimky nenacházejí (barvířky). Množství všech barviv je dáno odrůdou a stupněm vyzrálosti. Podle Kumšty (2008) se velké množství anthokyanů může být přítomno i v listech. Evropské odrůdy révy (Vitis vinifera) obsahují pouze 3- monoglukosidy, americké a jiné druhy (V. riparia, V. rupestris, V labrusca a jejich hybridy s V. vinifera) obsahují také 3,5-diglukosidy. Tvorba těchto forem je dána geneticky s dominantním přenosem vlohy, proto všechny přímé hybridy mezi Vitis vinifera a ostatními druhy obsahují převahu diglukosidů (KUMŠTA, 2008). Podle Velíška (2002) pigmenty červených hroznů révy vinné (Vitis vinifera) jsou hlavně 3- monoglykosidy různých 11

12 aglykonů. Převládajícím pigmentem je malvidin -3-β-D- glukopyranosid, dříve nazývaný oenin. U mimoevropských druhů révy vínné je důležitý malvin. Tyto antokyanové pigmenty doprovází řada dalších anthokyanů a jejich esterů s fenolovými kyselinami (bylo prokázáno 16 pigmentů), fenolových kyselin, tanninů, flavonolů, flavanolů, flavanonolů aj. Dále uvádí, že v přírodě existuje celkem 15 různých anthokyanů. Všechny sloučeniny jsou v poloze C-4 substituovány hydroxylovou skupinou a vzájemně se liší substitucí v polohách C-3, C-5, C-6,C-7, C-3 a C-5, v polohách C-5, C-7, C-3 a C- 5 mohou být methoxyskupiny další dva anthokyanidiny jsou 6-hydroxykyanidin (ve zkratce 6-OHCy) a 5 mehylkyanidin (5-MCy). V potravinách má z uvedených sloučenin, které jsou uvedeny v tabulce I. význam pouze 6 anthokyanidinů zobrazených na obrázku 1 s hydroxylovou skupinou v poloze C-3. V sestupném pořadí podle četnosti výskytu to jsou kyanidin (název podle latinského názvu chrpy, Cyanus sp.), pelargonidin (pelargonie, Pelargonium sp.), peonidin (pivoňky, Paeonia sp, delfinidin (stračky, Delphinium sp.), petunidin (petunie, Petunia sp.) a malvidin (sléz, Malva sp., dříve nazývaný oenidin). Barva materiálů, které je obsahují, je do značné míry barvou těchto aglykonů. Samotná cukerná složka, případně typ její acylace, má nepatrný účinek na reakce vyvolávající strukturní změny. Pouze umístění cukerné složky v molekule anthokyanu hraje podstatnou roli (TIMBERLAKE, 1980). Tabulka I: Přehled struktury anthokyanidů (VELÍŠEK, 2002) Substituent v poloze název zkratka C-3 C-5 C-6 C-7 C-3 C-5 apigeninidin Ap H OH H OH H H leteolinidin Lt H OH H OH OH H tricitinidin Tr H OH H OH OH OH pelargonidin Pg OH OH H OH H H aurantinidin Au OH OH OH OH H H kyanidin Cy OH OH H OH OH H peonidin Pn OH OH H OH OCH 3 H rosinidin Rs OH OH H OCH3 OCH 3 H delfinidin Dp OH OH H OH OH OH petunidin Pt OH OH H OH OCH 3 OH pelchellidin Pl OH OCH 3 H OH OH H europinidin Eu OH OCH 3 H OH OCH 3 OH malvidin Mv OH OH H OH OCH 4 OCH 3 hirutinidin Hs OH OH H OCH3 OCH 5 OCH 3 kapensinidin Cp OH OCH 3 H OH OCH 6 OCH 3 12

13 Obrázek 1: Strukturní vzorce hlavních anthokyanů (VELÍŠEK, 2002) Podle Velíška (2002) se volné aglykony anthokyanů se vyskytují v rostlinných pletivech zřídka, a to pouze jako stopové produkty hydrolýzy anthokyanů nebo vzniklé z leukoanthokyanidinů. Ve všech rostlinných materiálech jsou hlavními pigmenty glykosidy anthokyanů. V některém ovoci či zelenině jsou přítomny anthokyany odvozené od jediného anthokyanu, např. v jablkách, v zelí červených odrůd a bezinkách jsou to glykosidy sanidinu. Jindy jsou pigmenty odvozeny od několika různých anthokyanů - anthokyany černého rybízu jsou deriváty sanidinu a delfinidinu, anthokyany jahod jsou odvozeny od pelargonidinu a kyanidinu. Anthokyany se vyskytují v mnoha druzích rostlin, kde jsou lokalizovány v buněčných vakuolách a stabilizovány interakcemi typu ion-ion s organickými kyselinami (malonovou, jablečnou, citronovou). Hlavními zdroji využívanými jako potraviny jsou plody rostlin čeledi révovitých (Vitaceae, hrozny révy vinné) a růžovitých (Risaceae, třešně, švestky, maliny, jahody, ostružiny, jablka, hrušky aj.). Další potravinářsky významné rostliny obsahující anthokyanová barviva náleží do čeledi lilkovitých (Silanaceae), např. lilek, odrůdy brambor s červenou slupkou, lomikamenovitých (Saxifragaceae, černý a červený rybíz, červené odrůdy angreštu), vřesovcovitých (Ericaceae, borůvka, brusinka), olivovitých (Oleaceae, oliva) 13

14 a brukvovitých (Brassicaceae, červené zelé, ředkvičky, červené odrůdy dalších brukvovitých zelenin). Hlavní zdroje anthokyanů a jednotlivé sloučeniny v nich přítomné jsou uvedeny v tabulce II. Počet anthokyanů přítomných v jednotlivých rostlinách je různý a pohybuje se od několika málo (jahody, ostružiny) až po více než 10 různých pigmentů (hrozny červených odrůd révy vinné, borůvky). Mnoho rostlin však obsahuje kromě anthokyanů ještě jiná barviva, např. karotenoidy, chlorofyly aj. Přítomnost těchto pigmentů často ovlivňuje výslednou barvu. Anthokyany izolované z přírodních zdrojů se jako potravinářská barviva používají více než 100 let, ve formě koncentrátů šťáv různých plodů mnohem déle. Nevýhodou však je, že intenzivní barvu mají v prostředí o ph <3,5, takže jsou vhodné jen pro kyselé potraviny. Jejich význam jako potravinářských barviv roste v souvislosti se stoupajícím zájmem spotřebitelů o přírodní látky. Potenciální zdroje těchto barviv jsou omezeny dostupností rostlinného materiálu a celkovými ekonomickými podmínkami jejich výroby, takže pouze několik rostlinných druhů je průmyslově využíváno. Nejčastěji se k barvení potravin používají anthokyanová barviva získaná z révy vinné (slupek nebo sedimentů šťávy zvané dříve oenokyanina), jejichž obsah anthokyanů je 0,3 7,5 g.kg -1. Bohatým zdrojem jsou plody bezu černého nazývaného bezinky (2-10 g.kg -1 ) dále plody dnes často pěstované arinie černoplodé (Aronia melanocarpa, 10g.kg -1 ), které mají podobné složení pigmentu. Dalšími zdroji jsou hlávky červeného zelí (0,7-0,9 g.kg -1 ), květy ibišku (rozzela, 15g.kg -1 ), někde také sladké brambory, pomeranče s červenou dužninou (citrus sinensis), listy a semena červených odrůd kukuřice a místně také další materiály. 14

15 Tabulka II:Hlavní komponenty vybraných rostlinných materiálů (VELÍŠEK, 2002) Jako součást molekuly anthokyanů bylo definováno 5 sacharidů. V sestupném pořadí podle četnosti výskytu jsou D- glukosa, L- rhamnosa, D. galaktosa, D- xylosa a L- arabinosa. Sacharidy jsou vázány vždy v poloze C-3, je-li glykosylována ještě další hydroxyskupina, bývá to hydroxyl na C-5 (cukrem je glukosa, méně často rhamnosa). 15

16 Volná hydroxiskupina na C-3 destabilizuje anthokyaninový chromofor, takže hydrolýza cukru vázaného jako O- glykosid na C-3 má za následek rychlý rozklad anthokyanidinu a nevratnou ztrátu barvy. Ve výjimečných případech je cukr vázán i v poloze C=7, C-3, C-5, C-4, jako mono- (hlavně glukosa), di- nebo trisacharid. Nejběžnějšími disacharidy jsou rutinosa, sambubiosa, soforosa, laminaribiosa a genciobiosa. Podle počtu vázaných molekul cukru se anthokyany dělí na 18 skupin, z nichž nejvýznamnější jsou: - Monosidy s glukosou, galaktosou, rhamnosou nebo arabinosou v poloze C-3 - Biosidy s disacharidy vázanými v poloze C-3 - Triosidy s lineárními nebo rozvětvenými trisacharidy vázanými v poloze C-3-3,5 diglykosidy s monosacharidy v poloze C-3 a C-5-3,7- diglykosidy s monosacharidy v ploze C-3 a C-7-3- biosidy -5 monosidy, u kterých je v polohách C-3 vázán disacharid a v poloze C-5 monosacharid. Nejčastěji se vyskytujícími anthokyanovými pigmenty jsou kyanidin- 3- glykosidy. Jako příklad těchto pigmentů je uveden kyanidin-3-glykosid (Obr. 2). Obrázek 2: Kyanidin-3-O-β-o-glukosid (VELÍŠEK, 2002) Cukry bývají často acylovány fenolovými kyselinami (p- kumarovou, kávovou, ferulvou a sinapovou, méně často p- hydroxybenzoovou kyselinou), malonovou a octovou kyselinou. Kyselina je obvykle vázána na hydroxylovou skupinu glukosy v poloze C -6 a hydroxylovou skupinu rhamnosy v poloze C-4. Až na výjimky jsou acylovány pouze 3-glykosidy, Výjimkou je např. delfinidin-3-rutinosid-5,3 5,- triglukosid, který obsahuje 4 molekuly fenolových kyselin, z nichž některé jsou vázány na glukózu, která je přítomna v jiných polohách. 16

17 Kromě běžných flavonoidů se vyskytují také některé netypické sloučeniny lišící se od běžných struktur např. polohou substituentu. Příkladem vzácně se vyskytující sloučeniny postrádající C-3 hydroxyskupinu je leteolinidin ze skupiny 3- deoxyanthokyanidů. Tyto 3 hydroxyderiváty jsou stabilní i jako aglykony a nalezneme je například v banánech. Zatím toho víme jen velmi málo o biologických vlastnostech anthokyanů. Byla zkoumána jejich toxicita a mutagenita v souvislosti s použitím anthokyanových barviv jako potravinářských aditiv. Toxicita a mutagenita buď nebyla prokázána, nebo byla velice nízká, takže anthokyanová barviva jsou všeobecně povolena k barvení potravin a ve většině zemí není stanoven ani limit pro jejich použití. Velmi nízká toxicita byla zjištěna dokonce i u některých jejich kovových komplexů (hlinitých a cínových) (VELÍŠEK, 2002) Akumulace anthokyanů v hroznech Anthokyany, jež jsou červená až modrofialová přírodní barviva rozpustná ve vodě (DRÁBEK, BEDNÁŘ, 2004), se nacházejí hlavně ve slupkách, s výjimkou barvířek, které anthokyany obsahují rovněž v dužnině (ARRIBAS, POLO, 2009). Barevný odstín a stabilita anthokyanů jsou funkcí jejich vnitřní stavby a vnějších faktorů, a proto je pro ně charakteristická široká škála barevných odstínů od tmavě modrých a fialových přes červené a růžové až po oranžové tóny (BALÍK, 2010). Podle Rybeŕeau a Gayon (2000) je během macerace 50% fenolů obsažených ve slupce extrahováno, zatímco 60% fenolů obsažených v semenech je extrahováno až během fermentace. Ve slupkách jsou uloženy převážně jako monomery, to znamená jako jednotlivé molekuly, které nejsou navázány na další substance a jsou velmi reaktivní. Během tří až pěti dnů jsou zcela vyluhovány a poté může docházet k polymerizaci a vyvázání molekulami taninů. Tvorba anthokyaninů v hroznech révy vinné začíná ve fázi, kdy mají bobule koncentraci cukrů 40 až 60 g.l -1 (MAZZA, VELIOGLU, 1992). Množství nahromaděných pigmentů v hroznech závisí na odrůdě, ekologických podmínkách, úrovni agrotechnických zásahů a hlavně na teplotě a slunečním záření (DOWNEY et al., 2006). Je pravděpodobné, že stejně jako u jiného ovoce (jablka,broskve aj.) je nejdůležitější pro zbarvení hroznů aktivita fenylalanindeaminázy. 17

18 Pokud jsou hrozny méně osvětlené, aktivita enzymu klesá a dochází ke snížení akumulace anthokyanů (SPAYD et al., 2002). Downwy et al. (2004) a Ristic et al. (2007) referovali, že dokonalé zastínění hroznů odrůdy Shiraz od doby kvetení mělo nepatrný účinek na zrání a vývoj bobulí, ale značně byla snížena syntéza flavonů včetně anthokyanů. Na intenzitu zbarvení působí také teplota v době dozrávání. Hrozny dosahují nejvyšších zbarvení, když se teplota ve dne pohybuje mezi C a teplota v noci C. Teploty, které jsou vyšší jak 35 C mají na tvorbu anthokyanů spíše neblahý vliv. Vysoká teplota není jen limitujícím faktorem pro syntézu anthokyanů, ale také redukuje vznik rozpustných cukrů v hroznech (YAMANE et al., 2006). I vysoké koncentrace dusíku zpožďují akumulaci flavonoidů ve slupkách hroznů v období zrání. Nadměrné hnojení dusíkem může mít vliv na redukci anthokyanů v hroznech, zvláště při slabším osvětlení (KELLER,HRAZDINA, 1998). Velké sucho může mít na vývoj barviv rovněž nepříznivý účinek. Esteban et al.(2001) zaznamenal velké rozdíly v obsahu anthokyanů, mnohem větší podíl anthokyanových barviv měly zavlažované keře. Obsah anthokyanů vybraných odrůd podle Steidla je uveden v tabulce III a koncentrace veškerých anthokyanů ve slupkách bobulí vybraných odrůd a kříženců podle Balíka je uvedena v tabulce IV. Tabulka III: Obsah antokyanů v hroznech vybraných odrůd (STEIDL, RENNER, 2003) odrůda Obsah v hroznech (mg.kg -1 ) Střední hodnota Rozsah Deckrot Ráthay Blauburger Zweigeltrebe Modrý Portugal Svatovavřinecké Cabernet sauvignon Frankovka Rulandské modré

19 Tabulka IV: Koncentrace veškerých anthokyanů ve slupkách bobulí vybraných odrůd a kříženců (BALÍK, 1994) odrůda anthokyany (mg.kg -1 sušených slupek) průměr Neronet ± 10 Frankovka ± 6 Svatovavřinecké ± 11 ± směrodatná odchylka 3.2 Fyzikální a chemické vlastnosti anthokyanů Z technologického hlediska je nejdůležitější vlastností anthokyanů barva a její stabilita, ale ta bývá zpravidla poměrně nízká. Hlavními faktory ovlivňujícími barvu a stabilitu anthokyanů jsou struktura molekuly, přítomnost některých enzymů, ph prostředí, teplota, přítomnost kyslíku a působení záření. Z anthokyanů mohou vznikat také jinak barevné nebo bezbarvé produkty reakcemi s jinými složkami potravin, např. s oxidem siřičitým, jinými fenoly, kovovými ionty aj. (VELÍŠEK, 2002) Vliv ph prostředí O tónu a intenzitě zbarvení rozhoduje hlavně to, zda jsou přítomny ve formách více či méně disociované noniové soli nebo jsou ve formě příslušné pseudobáze. Je tím určováno ph prostředí, v němž jsou barviva rozpuštěna. Na alkálie je velmi citlivý oenin. Již malé množství louhu změní původní červenou barvu na modrou. Podobně to platí i pro ostatní červení barviva anthokyanů. V kyselém prostředí jsou anthokyany červené, protože je slabou kyselinou nedisociovaná molekula červená (STEIDL, 2001). Anthokyany jsou stabilní pouze v kyselém prostředí, v neutrálním a alkalickém se rozpadají na fenolové kyseliny a deriváty kumarinu (KUMŠTA, 2008). Ve vodném prostředí dochází k transformacím, které jsou závislé na ph prostředí. V závislosti na ph existuje rovnováha mezi pěti různými strukturami aglykonů: červeným flavyliovým kationtem, bezbarvou karbinolovou pseudobází, purpurovoě červenou neutrální 19

20 chinoidní bází, modrou chinoidní bází a žlutě zbarveným chalkonem. Schéma vzniku je uvedeno v obrázku 3. Obrázek 3: Transformace antokyanu v závislosti na ph prostředí (VELÍŠEK, 2002) V prostředí o ph 1,0 a nižším anthokyany výhradně existují jako červeně zbarvené flavyliové soli. Při zvyšování ph se rovnováha posunuje ve prospěch bezbarvé karbinolové pseudobáze a červená barva slábne, až přibližně v rozmezí hodnot ph 4,0-4,5 dojde k úplnému odbarvení (VELÍŠEK, 2002). Další zvyšování ph přispívá k purpurovému a modrému zbarvení, které se skladováním nebo zvýšenou teplotou mění na žluté (JACKMANE et al., 1987). Obecně platí, že nejintenzivnější červenou barvu dosahují v ph pod hodnotou 3. Dalším zvyšování ph vzniká opět purpurově červené zbarvení, které je vyvoláno tvorbou neutrální chinoidní báze. Pro vznik neutrální chinoidní báze je nezbytná přítomnost volné hydroxyskupiny na jednom z uhlíku (C-5,C-7, C-4 ). V rozmezí hodnot ph 7,5-7,8 se tvoří jejich modře zbarvený anion. Po delší době nebo při dalším růstu hodnoty ph se intenzita modrého zbarvení snižuje a postupně se tvoří žlutě zbarvený chalkon. Jestliže se roztok barviva znovu okyselí na hodnotu ph zhruba 1, přemění se chinoidní a karbonilová báze rychle na flavyliový kation. Transformace chalkonu je pomalejší a není kvantitativní. Ve zpracovaném ovoci a zelenině je však situace složitější. Anthokyany se v rostlinách (v prostředí o ph 2,5-7,5) vyskytují jako neutrální chinoidní báze (VELÍŠEK, 2002). 20

21 Zastoupení jednotlivých forem anthokyanů v zastoupení na ph vína, je znázorněno na obrázku 4. Obrázek 4: Zastoupení jednotlivých forem anthokyanů v závislosti na ph vína (KUMŠTA, 2008) Volné anthokyany hrají velkou roli hlavně u mladých vín. Po jednom roce se ve víně vyskytuje již pouze 50% volných anhokyaninů z celkového množství a po 10 letech je jich už méně než 20%. Je potřeba brát v úvahu i tu skutečnost, že volné anthokyaniny jsou citlivé na ph a přítomnost SO 2. Hodnota ph je faktorem ovlivňujícím barevnost mnoha sloučenin. Mnoho reakcí anthokyaninů s taniny je závislých na hodnotě ph: různé druhy anthokyaninů mají rozdílnou reaktivitu. Odvozené sloučeniny jsou často mnohem více stabilní vůči ph a SO 2, i když soudobé výzkumy zatím jednoduše neprokázaly pravidla tohoto vztahu (GALA, 2010) Vliv teploty Stejně jako většina chemických reakcí je i stabilita anthokyanů a rychlost jejich degradace ovlivněna teplotou a závisí navíc na struktuře látek, ph prostředí a přítomnosti kyslíku a možnosti vstupovat do reakcí s jinými složkami systému (VELÍŠEK, 2002). 21

22 Byly navrženy dva mechanismy degradace anthokyanů. Bez hydrolýzy glykosidické vazby se otevře heterocyklický kruh karbonilové báze za vniku bezbarvého chalkonu, nebo se po prvotní hydrolýze glykosidické vazby transformuje anthokyanidin v chalkon, který následně vytváří α-diketon. Přitom v prvním případě se bezbarvý chalkon vzápětí změní na 3-glukosyl-5,7 hydroxykumarin nebo druhá možnost předpokládá rozklad α- diketon na příslušné fenolové deriváty (ADAMS, 1973). Experimentálně bylo zjištěno, že čas, který je potřeba pro 50% destrukci anthokyanových barviv jahod byl 1 hodina při 100 C, 24hodin při 38 C a 1300 hodin při 20 C. Tyto výsledky poukazují na vhodnost použití vyšších teplot s krátkou výdrží při zpracování ovoce s ohledem na slabší snížení barevné kapacity (KYZLINK, 1980). Většina anthokyanů paradoxně vykazuje poněkud vyšší stabilitu při zvýšených teplotách používaných při zpracování ovoce a zeleniny. Tento jev se vysvětluje ochranným efektem různých složek systému a kondenzaci monomerů. V těchto reakcích vznikají stabilnější oligomerní pigmenty, jejichž množství se zvyšuje s teplotou a skladovací dobou. Jsou významnými nositeli barvy především ovocných šťáv a červených vín (VELÍŠEK, 2002). Ribereau a Gayon (2000) sledovali změny obsahu anthokyaninů vlivem teploty a slunečního záření. Zjistili, že nejvhodnější teplota pro vytváření barviv se pohybuje okolo 25 C a naopak teploty vyšší 35 C už jejich tvorbu inhibují. Mechanismus rozkladných reakcí anthokyanů nezávisí pouze na teplotě, ale také na struktuře látky. Rozkladné reakce 3-glykosidů anthokyanů je uvedena na obrázku 5. Významnými produkty jsou glykosidy odpovídajících chalkonů. Hydrolýzou glykosidové vazby vznikají z chalkonů alfa-diketony. Následné reakce primárních degradačních produktů (většina z nich jsou bezbarvé sloučeniny) tvoří hnědě zbarvené polymerní produkty (VELÍŠEK, 2002). 22

23 Obrázek 5: Degradace 3 glykosidů anthokyanů (VELÍŠEK, 2002) Enzymatické změny anthokyanů Ztráta barvy, jejichž nositelem jsou anthokyany, může být způsobena také enzymovými reakcemi katalyzovanými dvěma skupinami enzymů: Glykosidasami, které hydrolyzují glykosidové vazby anthokyanů za vzniku příslušného cukru a aglykonu, jenže je nestabilní a samovolně se transformuje na bezbarvé deriváty. Fenolázámi, označovanými také jako polefonoloxidasy, které se uplatňují v reakcích enzymového hnědnutí (VELÍŠEK, 2002). Tyto sloučeniny mohou katalyzovat oxidaci fenolických sloučenin obsahujících o-dihydoxyskupinu na o-chinony, které následně reagují navzájem v hnědě zabarvené polymery vyšší molekulové hmotnosti nebo reagují s aminokyselinami a bílkovinami za tvorby makromolekulárních komplexů, které jsou rovněž hnědé nebo se účastní oxidačních reakcí sloučenin s nižším oxidačně redukčním potenciálem (JACKMANE et al., 1987). Přirozená ochrana proti oxidativnímu hnědnutí moštu je závislá na koncentraci glutathionu nebo jiných antioxidantů, jako je kyselina L-askorbová. Lakáza, která je přítomná v hroznech infikovaných plísní šedou, je reaktivnější než tyrozináza, nedá se inhibovat přídavky SO 2 a reaguje se širší skupinou polyfenolů včetně 23

24 chinon -glutathionového komplexu. Proto je třeba u nahnilých hroznů minimalizovat provzdušňování rmutu a podpořit okamžité zahájení fermentačního procesu, aby nedošlo k velkému poškození barviv, a aby nevznikaly oranžové tóny (SALGUES et al.,1990, RIGAUD et al., 1986) Účinky kyslíku a peroxidů Působení kyslíku na volné anthokyany nemusí být vždy negativní proces. Záleží na rychlosti oxidace a přítomnosti dalších látek. Pomalá a limitovaná oxidace mladého vína vede ke stabilizaci barvy a změně hořce tříslovinových taninů na senzoricky příznivější produkty a ve své podstatě je rozhodujícím chemickým procesem při utváření harmonického červeného vína (KUMŠTA, 2008). Na druhou stranu kyslík a teplota jsou jedny z nejspecifičtějších urychlovačů destrukce antokyanových barviv. Destrukci anthokyanů za účasti kyslíku zvyšuje přítomný alkohol a působení světla za vzniku dihydroflavonolů (taxifolinů). V modelových podmínkách révových vín po sedmdesátidenním skladování nedosahovala barevná intenzita antokyanového roztoku ani 50% původní hodnoty (LABORDE, 1987). Vzdušný kyslík oxiduje anthokyany na nebarevné či hnědě zbarvené produkty přímo nebo prostřednictvím jiných labilních sloučenin, které oxidují kyslíkem přednostně (např. kyselina askorbová). Destrukce anthokyanů vyvolaná askorbovou kyselinou probíhá nepřímo působením peroxidu vodíku, který vzniká její oxidací. Např. z anthokyanového barviva malvinu vzniká oxidací peroxidem vodíku vedle dalších produktů bezbarvý malvon (VELÍŠEK, 2002), (Obr. 6). Obrázek 6: Reakce malvidinu -3,5- diglukosidu s peroxidem vodíku v kyselém a neutrálním prostředí (HRAZDINA, FRANZESE, 1974) 24

25 3.2.5 Odbarvovací účinek oxidu siřičitého Aplikace oxidu siřičitého na víno má významný vliv a provádí se z několika důvodů. Jedním z nich je, aby došlo k potlačení aktivních oxidačních enzymů, které mohou od začátku zpracování působit na ničení barvy přílišným okysličováním. Podpoří se extrakce polyfenolů a získá se lepší a výraznější barva. Také se potlačí aktivita divokých kvasinek a bakterií, které negativně ovlivňují vznikající víno bouřlivým kvašením, ztrátou buketu a těkavými kyselinami. Čím dříve se přídavek provede, tím dříve se rmut chrání před účinkem vzduchu, rozkladu barviva a hnědnutím a podpoří se vývoj buketu a čistoty vína (STEIDL, 2001). Kinetické studie prokázaly, že anthokyanino bisulfitový komplex v oblasti ph 3-4 je stabilní a preventivně působí proti tvorbě hnědých degradačních produktů. Odbarvovací účinek SO 2 lze eliminovat okyselením na ph 1. Rozpad tohoto bezbarvého komplexu, jež vzniká v mladém červeném víně, je podporován tvorbou sloučenin soupeřících ve vyvazování SO 2, jakým je např. acetaldehyd (BURROUGHS, 1986). Bezbarvé, velmi stabilní aditační sloučeniny anthokyanů vznikají také působením oxidu siřičitého. Reakce s SO 2 je reverzibilní a okyselením a zahříváním materiálu se z velké části regenerují původní anthokyany. Reakce je uvedena na obrázku 7 (VELÍŠEK, 2002). Obrázek 7: Produkty reakce anthokyanových barviv s oxidem siřičitým (VELÍŠEK, 2002) 25

26 Červený flavyliový kation velmi snadno reaguje s hydrogensiřičitanovým anionem, který při ph 3,2 obsahuje 96% přítomného SO 2, za tvorby bezbarvého produktu. Tento děj je příčinou odbarvování mladého červeného vína po zasíření. Tyto barevné přechody hrají rozhodující roli v intenzitě a odstínu barvy mladého červeného vína (KUMŠTA, 2008). Účinkem kyseliny siřičité se barvivo částečně odbarví a přejde na labilní mírně růžovou až bezbarvou formu, ta se snadno rozpadá a díky působení vzdušného kyslíku se barvivo postupně uvolňuje. Oxidací SO 2 na SO 3 se barvivo znovu objeví, přičemž má intenzivní a sytou barvu. Z toho je jasné, že se jedná o reakci reverzibilní (MINARIK,NAVARA, 1986) Změny způsobené cukry a jejich rozkladnými produkty Cukry obecně zvyšují destrukci anthokyaninů, jak bylo například pozorováno u hlavního anthokyaninu jahod pelargonidin-3-monoglukosidu. Fruktóza, arabinóza, laktóza a sorbóza mají vyšší rozkladný vliv na antokyanová barviva než glukóza, sacharóza a maltóza. Současně kyslík zvyšuje negativní účinky všech cukrů. V přítomnosti cukrů je rychlost destrukce barviva spojena i s rychlostí rozkladu cukrů na sloučeniny furfuralového typu (SLOAN et al., 1969). Daravingas a Cain (1968) zkoumali účinky glukózy a jejich rozkladných produktů na stabilitu hlavního anthokyanu ostružin, kyanidin- 3- monoglukosidu. Minimální ztráty barviv byly pozorovány za přítomnosti glukózy, naopak maximální za přítomnosti furfuralu. Jejich kinetické studie charakterizovaly rychlost rozkladu anthokyanů za přítomnosti cukrů jako reakci prvního řádu. Koncentrace cukrů vyšší než 20% (v kompotech) mají na barvu anthokyanů stabilizující účinek, především z důvodů snížení aktivity vody. Degradace anthokyanů je urychlována degradačními produkty cukrů, zejména furan-2-karbaldehydem a 5-hydroxymethylfuran-2karbaldehydem, které s anthokyany poskytují hnědě zbarvené kondenzační produkty (VELÍŠEK, 2002) Vliv kopigmentace a přímé a smíšené kondenzace Kopigmentace nevede ke vzniku nových sloučenin v pravém slova smyslu, ale molekuly pospolu drží vlivem slabých nekovalentních interakcí. Zajímavé je, že tyto 26

27 interakce výrazně zintenzivňují a stabilizují barvu (STÁVEK et. al., 2006). Vznikající agregáty molekul mají intenzivní barvu, i když mají jenom volnou vazbu. Tato reakce probíhá především v moštech z ohřívaného rmutu. Kvašením vzniklý alkohol opět dělí tyto svazky molekul a vzniká běžná barevnost, obsah anthokyanů se ale v podstatě nemění (VELÍŠEK, 2002). Při kvašení a později v mladém víně se vzájemně spojují malé molekuly některých látek ve větší komplexy, které jsou chuťově příjemnější. Vznikají několika způsoby a mají různou pevnost vazby (KRAUS et al., 2008). Reakce související se změnou barvy vín při zrání se řadí k reakcím enzymového hnědnutí. Jedna z nich spočívá na interakci anthokyanů (nazývá se kopigmentace) s prokyanidiny (kopigmenty), kdy vzniká zprvu komplex obou sloučenin, ze kterého se tvoří výsledný pigment dimer spojený kovalentními vazbami, např. C4 až C8. Ten má barvu anthokyanu i v případě, že kopigmentem byl bezbarvý flavan -3-ol čili katechin. Jinou možností vzniku stabilnějších pigmentů (dimerů) je transformace molekuly anthokyanu za účasti reaktivních karboxylových sloučenin, např. ethanalu aj., které zřejmě reagují s anthokyany v poloze C-8. Příbuzným typem pigmentu je visitin odvozený od malvidin-3-β-d-glukopyranosidu. Dalšími reakcemi se u starých červených vín mohou postupně tvořit až hnědočervené výšemolekulární nerozpustné kondenzační produkty, které tvoří sedimenty nazývané flobafeny. Na jejich vzniku se mohou kromě flavonoidů zřejmě podílet další složky vín (proteiny, askorbová kyseliny, redukující cukry, ionty kovů aj.) (VELÍŠEK, 2002). Přímá kondenzace probíhá především v reduktivních podmínkách. Z anthokyanů a jejich reakčních partnerů (prekurzorů tříslovin) vznikají stabilní, ale poněkud malé kondenzační molekuly. Jejich vytváření se děje relativně pomalu, produkty jsou v chuti tvrdší, často jsou vnímány až jako hořké, což se může stát v pokračujícím stáří reduktivně zrajících červených vín. Pro barevnost je důležitý poměr mezi anthokyany a reagujícími polyfenoly. Vysoký obsah tříslovinmá za následek, že kondenzace probíhá intenzivně, anthokyany reagují hned s více molekulami, třísloviny reagují mezi sebou. Následkem je snížení barvy a hnědavě oranžové tóny. Při velmi nízkém obsahu tříslovin kondenzace probíhá málo, řada anthokyanů zůstane ve formě monomerů. Následky jsou nižší barevná intenzita, nestabilita, barva se nevyvíjí, víno je náchylné na oxid siřičitý. Pokud jsou přítomny pouze prekurzory tříslovin a ne anthokyany reagují mezi sebou a vznikají světlehnědo-oranžové kondenzáty. Následkem toho dochází k překrytí červené barvy, je možný až odstín dožluta 27

28 Při správném obsahu prekurzorů tříslovin řada volných anthokyanů reaguje, vzniká velký počet barvivo- tříslovinových komplexů. Přitom se mění barevné polyfenoly na barevné sloučeniny. Ideální by bylo, kdyby reagovala právě jedna molekula anthokyanu s jednou molekulou doprovázejícího polyfenolu. Optimální poměr tříslovin:anthokyanům je přibližně 5:1 (STEIDL, 2001). U smíšené kondenzace požadované barevné komplexy vznikají pouze s anthokyany, jinak vznikají žluté až hnědé produkty. Tyto sloučeniny z anthokyanů, acetaldehydů a taninů hrají velmi důležitou roli, protože vyšší stupeň polymerizace nejenom, že stabilizuje barvu, ale také snižuje senzorický vjem hořkosti a adstringentní (svíravé) chuti. Tato reakce probíhá při skladování mladého vína v mírně oxidativních podmínkách. Důležitou roli přitom hraje původ acetaldehydu. Vzniká výhradně chemickou cestou, a nikoliv jako mikrobiologický vedlejší produkt alkoholového kvašení (VELÍŠEK, 2002) Vliv záření Anthokyany jsou nestabilní, jsou- li vystaveny působení viditelného ultrafialového nebo ionizujícího záření. Rozklad probíhá hlavně jako fotooxidace. Anthokyany substituované na C-5 hydroxylovou skupinou, které fluoreskují, jsou citlivější k fotochemickému rozkladu ve srovnání s anthokyany v poloze C-5 nesubstituovanými (VELÍŠEK, 2002) Další reakce anhokyanů Anthokyany tvoří komplexy s různými sloučeninami. Významné jsou zejména jejich interakce s jinými flavonoidy, bílkovinami a polysacharidy. Děj se nazývá intermolekulární kopigmentace. Většina partnerů anthokyanů v těchto reakcích jsou bezbarvé látky, ale vznik komplexu či jiného produktu s anthokyany zvyšuje stabilitu zbarvení chromoforu. Jedná se o ochranu před nukleofilním atakem vody, který má za následek vznik karbinolové pseudobáze a následnou ztrátu barvy. Komplexy anthokyanů se strukturou o- difenolů s kovy (Al, K, Fe, Cu, Ca, Sn aj.) mohou stabilizovat barvu produktů, ale také působit nežádoucí změnu zbarvení. 28

29 Např. komplexy s cínem vznikající v konzervách mění čerstvou barvu plodů (např. jahod) na fialovou (VELÍŠEK, 2002). 3.3 Změny anthokyanů v průběhu výroby vína Antokyany jsou sice rozpustné ve vodě, ale účinnějším extrakčním činidlem z rostlinného pletiva je etanol, který vzniká během alkoholové fermentace a významně zvyšuje dynamiku tohoto procesu, vyšší stupeň glykosidace anthokyanů způsobuje jejich lepší rozpustnost a stabilitu v kapalné fázi (NAVARA, 1984). Porušení celistvosti buněk je počátkem aktivních fyzikálních a biochemických procesů, které probíhají až do vytvoření koncentrační rovnováhy barviv v pevné a kapalné fázi. O rychlosti dosažení koncentrační rovnováhy rozhoduje stupeň rozmělnění rostlinného materiálu, jeho mechanický pohyb a teplota. Účinnost macerace a výsledná koncentrace anthokyanů v tekutině jsou závislé na původním obsahu v hroznech a jejich rozpustnosti. Tento proces při výrobě červených vín urychlujeme mechanickým pohybem, přídavkem oxidu siřičitého, enzymatickým působením, zvýšeným obsahem alkoholu nebo zvýšením teploty hroznového rmutu (MALÍK, 1994). Koncentrace volných anthokyanů ve víně výrazně závisí na jeho stáří a odrůdě révy. Počáteční množství jednoduchých barviv v mladém víně obvyklých odrůd po skončení alkoholové fermentace je od 100 mg.l -1 (Rulandské modré) až do 1500 mg.l -l (Svatovavřinecké, Cabernet Sauvignon). V průběhu několika let během zrání vína v sudu nebo láhvi dochází ke snížení na hodnoty 0-50mg.l -1 a většina barviv je kondenzována s taniny. Tyto stabilní komplexy tvoří barvu zralých červených vín, avšak jsou velmi obtížně stanovitelné standartními metodami. Menší část anthokyanů je destruována působením vnějších faktorů, (teplota, světlo, kyslík) nebo se vysráží spolu s jinými látkami (vinný kámen, komplex tříslovin a bílkovin). Tyto eliminační procesy snižují kvalitu červeného vína, neboť vedou ke ztrátě barvy (KUMŠTA, 2008) Extrakce a stabilizace anthokyanů červených vín Každý nešetrný zásah při zpracování hroznů se rovná zvýšené extrakci především tvrdých astrigentních a senzoricky nepřijatelných látek, To znamená, že se 29

30 preferuje ruční sběr před mechanizovaným, sběr do co nejmenších kontejnerů je výhodou, stejně tak jako rychlost transportu a zpracování separace různé kvality hroznů a zelených částí keře, odzrnění a nastavení jeho parametrů (rychlost podávání, otáčky, vzdálenost válečků mlýnku), volba transportu hroznů do mlýnkoodzrňovače a bobulí z něj do nádoby (GALA, 2010). Barva je základním parametrem pro hodnocení červeného vína, tudíž i její získání, tedy extrakce a stabilizace, jsou jedněmi z nejdůležitějších procesů v technologii vína. Většina červených odrůd révy vinné má dužinu bez barviv a veškeré komponenty, jako jsou anthokyaniny a taniny, které přispívají k barevnosti a struktuře vína, jsou situovány ve slupce. Červené víno se obecně řadí k vínům macerovaným. Extrakce pevných částic hroznů (slupky, dužina, pecičky) je většinou spojena s alkoholovou fermentací moštu, ale existují i jiné metody, kdy extrakce a macerace jsou rozděleny jako termovinifikace. Správně provedená extrakce barvy a také vůně a chuti je navržení vhodného poměru základních fyzikálních parametrů (čas a teplota). Závislost času macerace na intenzitě barvy vína je uvedena v obrázku 8 a v tabulce V. Příliš dlouho a intenzivně se zvyšující se teplotou dochází k nadměrné extrakci nežádoucích látek a tím k znehodnocení senzoriky vína. Tento příklad má své světlé výjimky v závislosti na typu vína, které chceme vyrobit (GALA, 2010). Obrázek 8: Závislost doby macerace na barevné intenzitě vína (STÁVEK, 2006) 30

31 Tabulka V: Závislost doby macerace na barevné intenzitě, odstínu a parametrech CIELAB (STÁVEK, 2006) Výroba červených vín je založena na dvou základních procesech: na kvašení a na maceraci. Rozlišují se tři základní způsoby zpracování červených vín: výroba vína zahříváním hroznů tzv. teplá cesta, ve které je oddělen proces macerace od kvašení, výroba vína uhličitou macerací, a výroba vína s drcením hroznů a současně probíhající alkoholovou fermentací a macerací (BOURZEIX, 1987). Teplá cesta je způsob vinifikace hroznů, při které je rmut zahříván na C. Cílem této operace je rychlé popraskání buněčných membrán slupky zvýšenou teplotou a uvolňování barviv, které je dynamičtější než uvolňování ostatních polyfenoly, zejména ze semen bobulí. Výsledkem jsou vína s vysokou barevnou kapacitou a nižším obsahem taninů. Současně s tímto procesem dochází k inhibici polyfenoloxidáz a tím zabránění hnědnutí zejména u nahnilých hroznů (GIRARD et al., 1997; GAO et al., 1997). Výroba červených vín uhličitou macerací je založena na anaerobních procesech dýchání neporušených bobulí hroznů v hermeticky uzavřených nádobách. Z prostoru hroznů je pomocí oxidu uhličitého vytlačen vzduch a u neporušených bobulí se vyvolá nemikrokrobiální nitrobuněčné kvašení, při kterém se odbourává kyselina jablečná na kyselinu jantarovou a pyrohroznovou, vzniklé malé množství etanolu, oxidu uhličitého, acetaldehydu a jiných senzoricky aktivních sloučenin. Hrozny postupně měknou, uvolňuje se mošt, anthokyaniny, malé množství tříslovin, primárních aromatických složek a postupně začíná proces klasické alkoholové fermentace. Scezeným podílem, který dokvasí bez matolin, se získává víno specifického charakteru (ovocné až bylinné), které lze konzumovat jako mladé (BALÍK, 2010). Podle Balíka (2010) se vinifikace založená na fermentačně maceračním procesu polyfenolů a anthokyanů z hroznů se dělí na tři části. První spočívá v naplnění nádoby 31

32 drcenými hrozny, většinou zbavenými střapin, až do počátku fermentačně vyvářeného alkoholu a trvá několik hodin, případně dní. Druhá fáze, která je zároveň nejdynamičtější je fáze extrakce anthokyanů a je založena na extrakčních účincích vytvářeného alkoholu během kvašení a je vymezena začátkem alkoholové fermentace v časovém horizontu šest až deset dní. Třetí pofermentační macerační fáze trvá několik dní až týdnů podle vyráběného typu vína. Barevné anthokyany i nebarevné polyfenoly jsou okamžitě po drcení nebo mechanickém porušení bobulí macerovány vodní fází. Jejichž extrakční účinnost násobí organické kyseliny a také dodávaný oxid siřičitý. V tentýž čas se uvolňují i nebarevné polyfenoly, ale méně dynamicky, protože jsou složitější a nacházejí se hlouběji v slupkách bobulí. Významnému urychlení reakce napomáhají pektolytické enzymy, jejichž aktivita je limitována teplotou prostředí. Pakliže následuje technologie fermentační macerace, vytvářený alkohol je pro dynamiku extrakce barviv i taninů daleko významnější než přídavek pektolitických enzymů (REVILLA et al., 2003). Proces macerace anthokyaninů a taninů ze slupek a semen výrazně urychluje teplota alkoholové fermentace. Taniny jsou ze slupek uvolňovány až po rozpuštění kutikuly fermentačně vytvořeným alkoholem (GAO et al., 1997). Pro výrobu vína s vyšší barevnou intenzitou a větším podílem taninů, je vhodné zvýšit poměr matolin k moštu během macerace. Pokud se snažíme vyrobit vína lehčího, málo taninového typu s mocnějším charakterem a s méně intenzivní barvou je třeba využít zejména tříslovin, které jsou uloženy spolu s anthokyany ve slupce. Přídavkem pektolytických enzymů při teplotě 18 C je vhodné podpořit předalkohovou fázi jejich macerace a časným lisováním potom zabránit, aby alkohol vytvářený během fermentace neuvolnil nechtěné svíravé a na nahořklé fenolické frakce. Studená macerace rmutu (cold soak), která spočívá v uložení rmutu několik dnů při teplotě 5-15 C, se využívá k uvolnění primárního aroma ze slupek a má menší vliv na fenolické složení červených vín (SACCHI et al., 2005). Kryomacerace hroznů, např. pomocí suchého ledu zvyšuje obsah fenolických složek v budoucím víně. Během mrznutí bobulí a následním zvýšení teploty dochází k porušení membrán buněk slupek a semen a k vyššímu uvolnění anthokyaninů a taninů v dalších vinifikačnich krocích. Dalším technologickým postupem pro urychlení a zintenzivnění maceračních procesů je expansní extrakce, ta se provádí ve speciálním zařízení umožňující záhřev hroznů na C na dobu 5-10min a jejich následnou tlakovou expansi ve vakuu, 32

33 které vyvolává velmi dynamické uvolnění barviv do moštu z popraskaných bobulí. Rmut je po shlazení na 35 C lisován a naočkován čistou kulturou kvasinek nebo se může lisovat až mladé víno pro ještě větší podpoření macerace polyfenolů. Může však mnohdy docházet i k vyluhování vyššího podílu tříslovin nebo jiných senzoricky nežádoucích sloučenin. Tato vlastnost se projeve zejména při intenzivní maceraci semen a bobulí méně vyzrálých hroznů (BALÍK, 2010) Opatření k podpoře stabilizace barvy Stabilizace barviv je komplexním výsledkem sumy jevů, které jsme technologicky schopni ovlivnit jen částečně. K tomu, abychom získali co nejvíce barvy a ta byla stabilní, je rozhodující extrahovat dostatečné množství výše uvedených sloučenin a maximalizovat tvorbu stabilních kombinací (hlavně extrakce sloučenin náchylných k vazbě s anthokyaniny) s omezením vlivu ph, vypadávání a adsorpci barviv (GALA, 2010). Počínaje extrakcí ze slupek bobulí probíhá až do několikaměsíčního zrání velmi komplexní a mnohotvárný proces, založený na oxidaci a polymerizaci. Konečným produktem je struktura taninů červeného vína, které jsou v mladých vínech ještě hořké a škrablavé, a teprve později, po proběhnutí chemických reakcí, je zrání vína uspokojivě rozpoznatelné i senzoricky. K polymerizaci dochází na základě oxidace (VELÍŠEK, 2002). Dobré řízení přídavků kyslíku může velice ovlivnit stabilitu barvy. Proces probíhá po započnutí alkoholové fermentace, obzvláště mezi alkoholovou a jablečnomléčnou fermentací, kdy je možnost tvorby ethylenových můstků, vše za možného využití mikrooxygeneračního zařízení během přečerpání nebo na místě. Výhody, kromě stabilizace barvy spočívají ve vylepšení organoleptických vlastností vína, vyzdvižení ovocných tónů a potlačení bylinných, zvýšení plnosti a zjemnění struktury. Je třeba mít na paměti, že neexistuje jednoznačný paušální návod, jak toto zařízení použít na každé víno. Vše se odvíjí od přítomnosti ethanolu pro vznik stabilních ethylenových můstků. Dávkovaný kyslík, ať již přirozeně nebo z tohoto zařízení, reaguje s různými příjemci kyslíku. Mezi ně patří také hlavně kaly a kalové částice, proto je velmi důležité taková vína nejdříve stočit, aby byl vliv kyslíku na víno efektivní. Víno ležící na kalu je schopné spotřebovávat 4krát až 6krát rychleji. Je třeba také myslet na teplotu v závislosti na rozpustnosti kyslíku: při nízkých teplotách se rozpustnost zpomaluje a spotřeba je rychlejší. Nejvhodnější teplotní rozmezí je mezi 16 a 20 C. Dávkování je 33

34 spojeno také s časem resp. dobou dávkování. To se liší podle stádia vývoje vína a především v době zrání vína je potřeba být opatrný a postupovat ruku v ruce s analytickými kontrolami (GALA, 2010). Přečeřování během kvašení sice sníží obsah CO 2, ale při provzdušnění (makrooxidace) se musí dbát na to, aby polymerizační reakce rychle narůstaly (STEIDL, RENNER, 2003). Podle Galy (2010) včasné a dostatečné odstranění kalů z vína napomáhá tomu, že kalové částice (rostlinného původu, membrány kvasinek) na sebe navazují barevné složky. Stočení z kalů v době po alkoholové fermentaci a před začátkem jablečnomléčné fermentace je důležité, abychom mohli efektivně využít tuto dobu k přísunu kyslíku. Je třeba poznamenat, že takové odkalení nezpomalí jablečno-mléčnou fermentaci a ve víně zbude dostatečné množství kvasinkového materiálu, který autolyzuje a uvolňuje z jejich buněčných stěn polysacharidy, které hrají důležitou roli při stabilizaci aromatických složek a dávají plnost vínu. Síření se provádí minimálně jeden týden po ukončení kvašení. Jakmile však jsou patrné negativní změny, musí se mladé víno zasířit (STEIDL, RENNER, 2003). Je obtížné pracovat s cílem maximálně využít a stabilizovat barevné složky a následně využít SO 2, který tyto složky dělá bezbarvými. Hlavním důvodem použití SO 2 je jeho antimikrobiální vlastnost (molekulární SO 2 ) a antioxidační vlastnost (volné SO 2 ) : hodnota volného SO 2 a jeho množství se musí odvíjet od ph hodnoty, s kterou je spjatý. Musí být snaha o co nejvíce omezit přídavek SO 2, aby se zachovala barevnost vína, ale zároveň dbát na to, aby bylo víno maximálně chráněno. Je potřeba maximálně omezit kontaminace: precizní kontrola alkoholové a jablečnomléčné kvašené fermentace, perfektní zdravotní stav a hygiena z vinice (sklizeň) a ve vinařství (stálé odstraňování vinného kamene z nádob, plánované a kontrolované čištění a perfektní sanitace prostor). Přídavek SO 2 do čistého vína (kaly, kalové částice, rostlinné zbytky ze zpracování vyvazují SO 2 na místo toho, aby chránili před mikroorganismy) s potřebným a přiměřeným množstvím kyslíku. Zrání vína v menších dřevěných sudech: automaticky zajišťuje potřebnou oxidaci výměnou plynů přes dřevo. Ve větších dřevěných sudech a v ocelových tancích je vhodné provzdušňování (mikrooxidace). Přídavek enologických přípravků ve formě taninů by se měl provádět na základě zkoušek a analýz, a ne vždy postupovat přímo podle návodu výrobce. Nedá se paušálně nastavit dávkování těchto přípravků, protože zde existuje mnoho aspektů, které to 34