Аннотация

Одной из проблем винодельческой отрасли является выпадение в винах кристаллического осадка гидротартрата калия, реже – тартрата кальция. Идентификация кристаллов необходима для установления причин их формирования, а также принятия технологических решений по обработке вин. Целью работы являлось исследование морфологических особенностей солей винной кислоты калия и кальция методами микроскопии, а также разработка системы дескрипторов для характеристики их кристаллов.
Объектами исследования являлись осадки, образованные в винах естественным образом на протяжении 6 месяцев после окончания брожения, а также при провокации кристаллизации путем охлаждения вина до температуры, близкой к точке замерзания. Были изучены кристаллические осадки 105 образцов белых и красных вин. Микроскопирование проводилось на оптическом микроскопе Микмед-5 и сканирующем электронном микроскопе PHENOMproX. Идентификацию катионов в составе кристаллов проводили методом энергодисперсионной спектроскопии, а также по качественной реакции с сульфат-анионом в кислой среде.
Установлено, что для гидротартрата калия свойственно соосаждение коллоидных веществ. Это приводит к нарушению кристаллической решетки и обуславливает такие признаки, как окрашивание в цвет вина, полиморфизм (усеченно-элипсовидная → ланцетовидная → ромбовидная → геометрически неправильная формы), шероховатость поверхности и оптическая непрозрачность. Выраженность признаков усиливается по мере роста кристалла (3–350 мкм). Тартрат кальция характеризуется отсутствием эволюционных изменений, морфологическим однообразием, бесцветностью и прозрачностью, гладкостью граней и четкостью ребер, независимо от размеров кристалла (1–150 мкм) и особенностей химического состава вина.
Проведена систематизация морфологических особенностей кристаллов виннокислых солей, образующихся в винах. Полученные сведения являются важным элементом технохимического контроля при диагностике причин дестабилизации вин и могут быть рекомендованы как методический материал для дальнейших научных исследований, а также для применения в отраслевых лабораториях и профильных образовательных учреждениях.

Ключевые слова

Технохимический контроль, кристаллическая дестабилизация, битартрат калия, тартрат кальция, сканирующая электронная микроскопия, энергодисперсионная спектроскопия, виноделие

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Cosme F, Vilela A, Jordão AM. The role of tartaric acid in grapes and wines. In: Taylor JC, editor. Advances in chemistry research. Volume 40. Nova; 2017. pp. 198–216.
2. Bosso A, Motta S, Panero L, Lucini S, Guaita M. Use of potassium polyaspartate for stabilization of potassium bitartrate in wines: influence on colloidal stability and interactions with other additives and enological practices. Journal of Food Science. 2020;85(8):2406–2415. https://doi.org/10.1111/1750-3841.15342
3. Filipe-Ribeiro L, Milheiro J, Guise R, Vilamarim R, Fraga JB, Martins-Gomes C, et al. Efficiency of carboxymethylcellulose in red wine tartaric stability: Effect on wine phenolic composition, chromatic characteristics and colouring matter stability. Food Chemistry. 2021;360. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129996
4. Pittari E, Catarino S, Andrade MC, Ricardo-da-Silva JM. Preliminary results on tartaric stabilization of red wine by adding different carboxymethylcelluloses. Ciência e Técnica Vitivinícola. 2018;33(1):47–57. https://doi.org/10.1051/ctv/20183301047
5. Кашкара К. Э., Кашкара Г. Г., Гугучкина Т. И. Стабилизация вина к кристаллическим помутнениям с помощью электродиализа // Плодоводство и виноградарство Юга России. 2018. № 50. С. 123–135.
6. Gerzhikova VG, Anikina NS, Vesyutova AV, Ermikhina MV, Ryabinina OV. Influence of components ratio on the tendency of table wine materials to crystalline calcium haze. Magarach. Viticulture and Vinemaking. 2020;22(1):69–72. (In Russ.). https://doi.org/10.35547/IM.2020.22.1.014
7. Martínez-Pérez MP, Bautista-Ortín AB, Durant V, Gómez-Plaza E. Evaluating alternatives to cold stabilization in wineries: The use of carboxymethyl cellulose, potassium polyaspartate, electrodialysis and ion exchange resins. Foods. 2020;9(9). https://doi.org/10.3390/foods9091275
8. Henriques P, Brites Alves AM, Rodrigues M, Geraldes V. Controlled freeze-thawing test to determine the degree of deionization required for tartaric stabilization of wines by electrodialysis. Food Chemistry. 2019;278:84–91. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.11.043
9. Mateos JM, Singer G, Kaech A, Ziegler U, Eid K. Characterization of deposits in calcific tendinitis of the shoulder: Deposits are composed of large aggregates of highly crystalline, rod-like crystals. Orthopaedic Journal of Sports Medicine. 2021;9(10). https://doi.org/10.1177/23259671211044715
10. Cordeiro AJP, da Silva LFL, Paschoal W, Morelhão SL, Saraiva GD, Freire PTC, et al. New bladed habit of hexadecanoic-acid crystals observed by SEM combined with XRD, FT-IR and Raman studies. Vibrational Spectroscopy. 2020;111. https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2020.103174
11. Swarts А. A look at tartrate stabilization of wine in the South African wine industry. PhD thesis. Cape Wine Academy; 2017. 136 р.
12. Polat S, Aytan-Goze E, Sayan P. Effects of amino acids on the crystallization of calcium tartrate tetrahydrate. Acta Chimica Slovenica. 2020;67(3):842–852. https://doi.org/10.17344/acsi.2020.5814
13. Shajan XS, Mahadevan C. On the growth of calcium tartrate tetrahydrate single crystals. Bulletin of Materials Science. 2004;27(4):327–331. https://doi.org/10.1007/BF02704767
14. Montoya G, Lopez K, Arenas J, Zamora C, Hoz L, Romo E, et al. Nucleation and growth inhibition of biological minerals by cementum attachment protein‐derived peptide (CAP‐pi). Journal of Peptide Science. 2020;26(12). https://doi.org/10.1002/psc.3282
15. Böll S, Schmitt T, Burschka C, Schreier P, Schwappach P, Herrmann JV. Calcium tartrate crystals in the midgut of the grape leafhopper. Journal of Chemical Ecology. 2005;31(12):2847–2856. https://doi.org/10.1007/s10886-005-8398-8
16. Younes M, Aquilina G, Castle L, Engel K-H, Fowler P, Frutos Fernandez MJ, et al. Re-evaluation of l(+)-tartaric acid (E 334), sodium tartrates (E 335), potassium tartrates (E 336), potassium sodium tartrate (E 337) and calcium tartrate (E 354) as food additives. EFSA Journal. 2020;18(3). https://doi.org/10.2903/j.efsa.2020.6030
17. Gnilomedova NV, Ermikhina MV. Extension of the method for identifying crystals in the composition of wine sediment. Magarach. Viticulture and Vinemaking. 2021;23(3):265–269. (In Russ.). https://doi.org/10.35547/IM.2021.42.72.010
18. Bajul A, Gerbaud V, Teychene S, Devatine A, Bajul G. Effect of carboxymethylcellulose on potassium bitartrate crystallization on model solution and white wine. Journal of Crystal Growth. 2017;472:54–63. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2017.03.024
19. Lankhorst PP, Voogt B, Tuinier R, Lefol B, Pellerin P, Virone C. Prevention of tartrate crystallization in wine by hydrocolloids: The mechanism studied by dynamic light scattering. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2017;65(40):8923–8929. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b01854
20. Sprenger S, Hirn S, Dietrich H, Will F. Metatartaric acid: physicochemical characterization and analytical detection in wines and grape juices. European Food Research and Technology. 2015;241(6):785–791. https://doi.org/10.1007/s00217-015-2503-1