Биохимические превращения
при созревании винограда
Реклама
Навигация по сайту
Роль ферментов в созревании
винограда
Ферментами (энзимами) называются биологические
катализаторы, вырабатываемые живыми организмами и управляющие всеми
химическими превращениями в этих организмах. При этом некоторые
ферменты (эндоферменты) могут нормально функционировать только внутри
живой клетки, другие же (экзоферменты) продолжают действовать и вне ее.
Чем сложнее организм, тем больше он содержит ферментов. Если в клетке
микроорганизмов содержатся десятки ферментов, то в организме человека
их известно около 700. Набором ферментов организма определяется его
способность изменять окружающую среду, в частности, вызывать спиртовое
брожение.
Важными свойствами ферментов являются их способность при очень
небольшом содержании производить большие изменения вещества
(субстрата), на которое они действуют; специфичность, т. е. способность
катализировать только одну какую-либо реакцию; лабильность
(нестойкость) - именно поэтому ферменты действуют в довольно узких
границах температур (оптимум действия при 40-50°С, а повышение
температуры до 100°С уже инактивирует все ферменты) и величин
рН (в
зависимости от вида фермента оптимум рН колеблется от 1,5 до 7,5).
Механизм действия ферментов, как и других катализаторов, сводится к
следующему. Ферменты благодаря наличию в них специфических химических
группировок (так называемые функциональные группы фермента) вступают с
субстратом в промежуточные реакции, которые деформируют молекулы
субстрата, ослабляют их внутренние связи, в результате чего значительно
уменьшается требуемое для реакции количество энергии. Каталитическая
активность ферментов во много раз превосходит активность неорганических
катализаторов.
Классификация
и номенклатура ферментов. Ферменты разделяются на два
больших класса - однокомпонентные, состоящие исключительно из белка, и
двухкомпонентные, в состав которых входит кроме белка еще небелковая
часть, называемая простетической группой. Если последняя легко
отделяется от белковой части фермента, ее называют коферментом.
По современной классификации ферменты делятся на шесть основных
классов.
2. Трансферазы (ферменты переноса). Они катализируют перенос целых
атомных группировок.
3. Гидролазы. Катализируют расщепление сложных органических соединений
на более простые с участием воды.
4. Лиазы. Катализируют реакции негидролитического отщепления каких-либо
групп от субстратов с образованием или уничтожением двойной связи.
5. Изомеразы. Катализируют превращение органических соединений в
изомеры.
6. Лигазы (синтетазы). Катализируют соединение двух молекул, связанное
с расщеплением пирофосфатной связи в АТФ, или других
нуклеозидтрифосфатах.
Эти шесть классов ферментов в свою очередь подразделяются на подклассы
и еще более мелкие группы. По новой классификации фермент имеет
рациональное название и шифр из четырех цифр, где первая обозначает
класс, вторая подкласс, третья подподкласс и четвертая данный
конкретный фермент.
Как вещества с большой и сложной молекулой (молекулярная масса
ферментов от 10 000 до 1 000 000) ферменты легко подвергаются
адсорбции, которая, в частности, может происходить при обработке вина
бентонитом и другими веществами.
Ферменты
виноградной ягоды. Ферментативная деятельность виноградной
лозы в целом затрагивает и ее грозди. Наибольший интерес для практики
виноделия представляют те ферменты грозди, которые продолжают
действовать при переработке винограда и получении вина. Это прежде
всего окислительные ферменты и β-фруктофуранозидаза. Кроме
того, некоторые плесени, в частности Botrytis cinerea, развиваясь на
поверхности виноградных ягод, вырабатывают ферменты, переходящие затем
в сусло и вино.
Окислительные ферменты плесневых грибов значительно, сильнее, чем
ферменты виноградной ягоды. Это может привести, к возникновению порока
вина - бурого (оксидазного) касса, при котором фенольные вещества
жидкости окисляются буквально на глазах с покоричневением и выпадением
в осадок. Грибы дают также пектолитические и цитолитические
(разрушающие стенки клеток ягод) ферменты.
Рассмотрим основные ферменты виноградной ягоды.
о-Дифенолоксидаза
(полифенолоксидаза) (1.10.3.1). Играет важную роль в
дыхании виноградного растения и ОВ-процессах в сусле. Катализирует
реакцию окисления полифенолов (при доступе воздуха) в хиноны. При
созревании винограда активность фермента увеличивается. Он более
активен в мякоти, гребнях и в кожице, чем в семенах. Прессовые фракции
сусла содержат его больше, чем самотек.
Сернистая кислота ингибирует фермент.
Аскорбинатоксидаза
(1.10.3.2). Катализирует реакцию окисления
аскорбиновой кислоты в дегидроаскорбиновую. В процессе созревания ягод
активность фермента уменьшается, в зрелых ягодах он слабо активен.
Каталаза
(1.11.1.7). Катализирует реакцию расщепления перекиси
водорода. Обнаружена во многих сортах винограда. Активность ее в
процессе созревания винограда увеличивается, а в конце снижается. В
ходе брожения каталаза инактивируется.
Пероксидаза
(1.11.1.7). Катализирует реакции окисления фенолов и
ароматических аминов в присутствии перекиси водорода. При переработке
винограда фермент переходит в сусло, причем в прессовых фракциях его
активность выше, чем в самотеке. В ходе брожения активность пероксидазы
снижается.
β-Фруктофуранозидаза
(инвертаза, сахараза) (3.2.1.26).
Относится к гидролазам. Катализирует гидролиз сахарозы на глюкозу и
фруктозу. Обладает относительно высокой устойчивостью ко всякого рода
воздействиям.
Об остальных ферментах будет сообщено в других разделах.
