Химия отрасли

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Е.С. Романенко, Е.А. Сосюра, А.Ф. Нуднова

О.А. Гурская, М.В. Селиванова

ХИМИЯ ОТРАСЛИ

Учебное пособие

Ставрополь

2013

УДК 663.252 
ББК 36.87 
Х 46 

Печатается по решению методической комиссии агрономического факультета и методической комиссии 
ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» 

Рецензенты: 
Лысенко И.О. – доктор биологических наук

Войсковой А.И. – доктор сельскохозяйственных наук 

Авторы: 
Романенко Е.С., Сосюра Е.А., Нуднова А.Ф.,

Гурская О.А., Селиванова М.В. 

Х 46 

Химия отрасли : учебное пособие / Е.С. Романенко, Е.А. Сосюра, 
А.Ф. Нуднова, О.А. Гурская, М.В. Селиванова. – Ставрополь : 
Ставропольское издательство «Параграф», 2013. – 144 с. 

В учебном пособии «Химия отрасли» в краткой и доступной форме изложен лекционный материал по основным темам раздела «Химии вина», даны контрольные задания, глоссарий, указана литература для подготовки к занятиям.  
Учебное пособие «Химия отрасли», может служить руководством для 
самостоятельного изучения материала при подготовке к зачету и экзамену. 
Учебное пособие предназначено для студентов очной и заочной формы 
обучения, бакалавров, обучающихся по направлению 260100.62 «Продукты 
питания из растительного сырья». 

УДК 663.252 
ББК 36.87 

© Авторы, 2013. 
© ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный 
аграрный университет», 2013. 

© ООО «Ставропольское издательство «Параграф», 2013. 

ВВЕДЕНИЕ

Химия отрасли – дисциплина объемная. Она находится на стыке смеж
ных дисциплин: биологической, коллоидной, органической химии, микробиологии и тесно связана с технологией виноделия.

Курс химии отрасли составляют четыре основных раздела: история разви
тия химии отрасли, химия пива, химия вина, химия спирта. В данном пособии рассматриваются вопросы, связанные с изучением химии вина, которые дают будущему инженеру теоретическую основу, связанную с изучением химического состава винограда, плодов и ягод как сырья для виноделия; биохимических процессов, протекающих при их созревании и переработке, а также химических превращений, лежащих в основе технологического процесса приготовления вина.

Учебная дисциплина – Химия отрасли, относится к профессионально
му циклу дисциплин – Б3.В. ОД.2.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
– основу химических наук, позволяющих понимать природу качествен
ных изменений продукции бродильных производств и виноделия в процессе ее 
изготовления

– сущность основных процессов и методов определения оптимальных 

параметров технологии;

– важнейшие характеристики основных и вспомогательных материалов, 

применяемых в бродильных производствах и виноделии и виды выпускаемой 
продукции;

– моделирование технологических процессов, регулирование их про
хождения;

– сущность методов анализа и обработки экспериментальных данных и 

практику их применения.

Уметь:
– планировать, организовывать, научно обосновывать, регулировать и 

управлять технологическими процессами производства в соответствии с установленным регламентами, обеспечивающим получение продукции с заданными показателями качества;

– моделировать и математически описывать процессы;
– организовывать и осуществлять технический, технологический, хи
мический и микробиологический контроль за процессами;

– проводить исследования и эксперименты в области совершенствования 

технологии, создавать новые, более перспективные технологические схемы.

Владеть:
– методами теоретического и экспериментального исследования в химии;
– приемами оценки численных порядков величин, характерных для раз
личных разделов естествознания.

Содержание учебного пособия при изучении химии отрасли определя
ется рабочей программой по конкретной специальности. Основными формами 
обучения являются лекции, лабораторные и практические занятия и самостоятельная работа студентов. Цель предлагаемого учебного пособия помочь студенту в самостоятельном изучении материала по разделу химии вина.

Учебное пособие предназначено для студентов очной и заочной формы 

обучения по направлению: 260100.62 – Продукты питания из растительного сырья.

I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ ВИНА

1. ВВЕДЕНИЕ В «ХИМИЮ ОТРАСЛИ» ИЛИ «ХИМИЯ ВИНА». 

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ НАУКИ

1.1. Основные задачи и методы исследования в химии вина
1.2. История развития виноградарства и виноделия
1.3. Статистические данные по винодельческой промышленно
сти России

1.1. Основные задачи и методы исследования в химии вина

Химия вина – наука о химическом составе винограда и его пре
вращениях в процессе переработки на вино.

Основная задача химии вина – является научное обоснование 

технологических процессов, организация и осуществление контроля за 
их прохождением, создание новой технологии.

Химия вина изучает с помощью современных методов иссле
дования сущности процессов, составляющих основу изготовления вин, 
что позволяет наиболее правильно обосновывать выбор оптимальных 
режимов и создавать новые прогрессивные технологические схемы и 
совершенствовать существующие.

Важным звеном в решении этой задачи является организация 

четкого контроля за ходом технологических процессов, качеством сырья и готовой продукции. Такой контроль осуществляется при использовании современных методов анализа. Непрерывное совершенствование существующих методов анализа, их унификация, создание новых 
аналитических методов является залогом решения технологических 
задач. Международная организация виноградарства и виноделия 
(МОВ) много внимания уделяет разработке единых методов анализа.

Вместе с развитием методов химических и биологических исследо
ваний постоянно совершенствуются и методы анализа вин. Широкое распространение в виноделии при научных исследованиях нашли:

1.хромотографические методы анализа
2.электрофорез
3.гельфильтрация
4.спектрофотометрия
5.полярография
6.ядерно-магнитный резонанс
7.радиоактивные изотопы 
Все эти методы расширили наши представления о химическом 

составе винограда и вина.

В настоящее время в этих продуктах обнаружено и идентифици
ровано более 350 химических соединений, относящихся к разным 
классам.

1.2. История развития виноградарства и виноделия

Вино – это пищевой продукт, получаемый путем спиртового 

брожения сока винограда с мезгой или без мезги.

Археологические раскопки древнейших поселений указывают, 

что культура винограда существовала примерно с 6-5 веков до нашей 
эры. Известно, что приготовление и потребление вина зародилось 
раньше, чем хлебопечение, а промышленное развитие виноградарства 
и виноделия началось в 18 веке.

Первые массивы виноградных насаждений на Дону были выса
жены близ станиц Цимлянской и Раздорской по велению Петра Первого в 1716 г. Виноградные лозы были завезены из Франции или Астрахани. В это время были приглашены специалисты по виноградарству и 
виноделию из Германии и Франции для обучения местных жителей 
правилами ухода за виноградниками и приготовления вин.

К тому периоду относится и зарождение науки о вине – энологии.
Энология – изучает процесс превращения винограда в вино. Бы
ло установлено, что вино, как живой организм, имеет стадии рождения, 
формирования, старения, и отмирания. Длительность «жизни» вина 
зависит от его типа и условий хранения и в среднем составляет от 20 
до 150 лет и более.

По египетской мифологии, Осирис (Бог умирающей воскресаю
щей природы) научил людей разводить виноград и готовить вино. По 
другим толкованиям, изобретение вина в Иллирии (северо-запад балканского полуострова) приписывают Ною (патриарх, спасается вместе с 
семьей на построенном по велению Бога ковчеге во время всемирного 
потопа). Козел, выпущенный Ноем, наелся плодов дикого винограда и, 
охмелев, начал бодать рогами других животных. Этот случай будто бы 
навел Ноя на мысль посадить виноградную лозу и из сока ее плодов добывать вино. Для придания напитку крепости Ной облил посаженную 
лозу кровью льва, а для отнятия диких свойств полил кровью агнца.

На острове Крит начал разводить виноград и готовить из его 

плодов вино Сатурн (Бог посевов, покровитель земледелия), который 
научил своего друга Януса (божество всякого начала).

По греческой мифологии – виноград был найден овцой, которая 

постоянно убегала из стада, принадлежащего Ойнасу, и поздно возвращалась. Пастух заметил, что овца ест невиданные плоды растения. 

Набрав ягод, пастух отнес хозяину, который заметив, что выжатый из 
ягод сок через время получил другой вкус, приобрел охмеляющий 
вкус, принес в дар богу – Вакху.

В Индии разводить виноград и готовить вино научил Бахус.
Бахус, Дионис, Вакх, (в Греции), а у римлян Либор – был богом 

плодоносящей земли, богом вина и веселья.

По европейской летописи, начало культуры виноградной лозы 

относится к временам всемирного потопа. По мнению Платона (древнегреческий философ), виноградная лоза произрастала в Греции, на 
островах Архипелага, в Силиции, Египте. Культура винограда была 
известна древним евреям финикиянам, которые перенесли виноградную лозу в южную Европу. Особенно отличались по своей производительности лозы в земле ханааоской (Палестине).

Культура винограда и виноделие начались у пеласгов – обитате
ли Греции, и перешло в Италию и вообще в южную Европу.

По берегам Средиземного моря и, в особенности на юге Фран
ции культура винограда приняла широкие размеры. 

Химия вина – молодая наука. Виноделие насчитывает многове
ковую давность, а химические исследования винограда и вина были 
начаты во второй половине ΧΙΧ века.

Первые наиболее важные работы в области виноделия, посвя
щенные изучению процессов брожения, болезней вина, роли кислорода 
при созревании вин, были проведены Пастером (1866 г.). Исследования 
о роли эфиров и формировании качества вин были выяснены Бертло.

Много сделали в области химии вина исследователи разных 

стран: НРБ – Радучев; Лихачѐв; Венгрии – Шандор; Румынии – Теодореску; Чехословакии – Ладо; Югославии – Милисавлевич, Гадованович; Франции – Женевуа, Жольм, Пейно, Жип, Риберо – Гайон; Италии 
– Гаролио, Тарантола; Америка – Америн, Уэбб, Берг, Кепнер; Германии – Хенинг, Килиходгер, Кох, Драверт.

Значительный вклад в развитие химии вина внесли советские 

энохимики и энологи. Под руководством академика А.И.Опарина и 
Н.И.Сисакяна проведены экспериментальные исследования, позволившие установить важные закономерности биохимических процессов, 
происходящих при созревании винограда и изготовлении вин. Существенный вклад в энохимию сделан А.М.
Фроловым-Багреевым, 

М.А. Герасимовым, В.И. Ниловым, А.К. Родокуло, Н.Ф. Саенко, 
И.А. Егоровым, А.Д. Лашхи, А.А. Преображенским, Е.Н. Датунашвили, А.А. Мержаниан. Работы советских исследователей, посвященные 
изучению составных веществ винограда и их превращений в процессе 
изготовления вина, позволили дать научное обоснование производства 

различных типов вин, шампанского, коньяка, создавать новые прогрессивные технологические схемы. Химия вина – является прикладной 
наукой, необходимой для правильного решения практических задач, 
стоящих перед винодельческим производством.

1.3. Статистические данные 

по винодельческой промышленности России

Большое 
социально-экономическое 
значение 
виноградно
винодельческого производства во Франции, Германии и других странах 
привело к изданию в этих странах закона о вине, в основу которого заложено всемирное благоприятствие развитию отрасли и снабжению населения здоровым диетическим и вкусным напитком – натуральным вином.

Многие годы Россия занимала 1 место в бывшем СССР по вы
пуску винодельческой продукции, которая производилась как из своего 
сырья, так и завозимого из других республик. Переработка винограда в 
России сосредоточена на 102 винзаводах, расположенных в виноградарских хозяйствах Северного Кавказа. Доработка виноматериалов, 
расфасовка их в бутылки и реализация осуществлялась на 54 заводах 
вторичного виноделия, расположенных в крупных центрах России 
(Москва, Ленинград, Новосибирск, Ростов, Краснодар). 

Основные районы промышленного виноградарства России (на 

конец 1980-х г.):

Дагестан ≈ 70 тыс. га.
Краснодарский край ≈ 58 тыс. га.
Чечено-Ингушетия ≈ 24 тыс. га.
Ростовская область ≈ 16 тыс. га.
Ставропольский край ≈ 16 тыс. га.
Кабардино-Балкария ≈ 3 тыс. га.
Северная Осетия ≈ 0.5 тыс. га.
На Нижнем и Среднем Поволжье и в Приморском крае – незна
чительное (садоводы – любители).

По сортовому составу (на 1984г.) виноградники России на 87% 

представлены техническими (винными) сортами, а 13% – столовыми.

О состоянии виноградарства и виноделия в России свидетель
ствуют цифры:

1. производство виноградных вин увеличилось с 13,5 млн. дал в 

1967 г., а в 1990 г. – 44 млн. дал.

2. шампанского (игристого) произведено 49 млн. бутылок в 

1975г. и 72,7 млн. бутылок в 1990г.

3. коньяка – 2 млн. дал в 1975г. и 2,9 млн. дал в 1990г.

4. выход виноматериалов из 1 тонны винограда увеличился с 

67,7 дал в 1959 г. до 69,2 в1990г. За счет совершенствования дробильно-прессового оборудования.

Статистика показывает, что потребление вина на душу населе
ния в нашей стране ниже, чем в странах с развитым виноделием. По 
данным Г.Г. Валуйко (1975 г.), потребление вина на душу населения в 
год составляло в:

СССР – 11,7 л.,
Франция – 103,7 л.,
Италия – 110 л.,
Венгрия – 37 л.,
Болгария – 20 л.
В настоящее время более 100 наименований вин и коньяков, 

производимых в России, удостоены золотых и серебряных медалей на 
международных конкурсах (дегустациях) вин, среди которых заслуживают особого внимания:

1. из сухих вин: Рислинг – «Абрау», Алиготе – «Геленджик», «До
на», Сильванер – «Бештау», Каберне – «Мысхако», «Пухляковский».

2. Крепкие вина – «Мадера Дона», «Мадера Кубанская»; порт
вейн « Кизлярский», «Терек»; десертные – «Букет Прикумья», «жемчужина России»; мускатные десертные – «Прасковейский», «Кубанский», «Мускат белый», «Янтарный».

3. Игристые вина – «Советское игристое», « Абарау-Дюрсо».
4. Коньяки – «Лезгинка», «Дагестан», «Россия», «Краснодар», 

«Дон», «Эльбрус», «Домбай», «Прасковейский», «Ставрополь». 

Контрольные вопросы:
1. Дать определение химии вина. Основные задачи химии вина.
2. Что изучает химия вина?
3. Какие методы анализа используют в химии вина?
4.Какие ученые внесли вклад в развитие химии вина?

2. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА

2.1.Катионы и анионы
2.2.Технологическое значение минеральных веществ

2.1. Катионы и анионы

Наряду с органическими соединениями в винограде и вине со
держатся минеральные вещества. Общее их количество характеризует

ся содержанием золы (остаток после сжигания органических соединений), в состав которой входят катионы и анионы.

Состав минеральных веществ винограда и вина разнообразен. 

Некоторые вещества находятся в большом количестве (калий), а содержание других не превышает 1 мг/л.

В сусле обнаружены минеральные вещества в количестве 3
5 г/л, в вине 1,5-3,0 г/л.

Уменьшение количества минеральных веществ в винах обуслов
лено выпадением в осадок части элементов в виде солей в процессе 
брожения, обработки и хранения вина. Часть минеральных веществ 
используется дрожжами.

Содержание золы в винограде и винах зависит от многих факто
ров: сорта, почвенно-климатических условий, технологии переработки 
винограда.

Количество катионов в винах выражается в пересчѐте на металл, 

т.к. катионы в винограде и вине найдены в виде свободных ионов или 
солей.

Из катионов в сусле и винах преобладает калий, из анионов –

фосфорная кислота.

Минеральные вещества в винограде и вине могут находиться в 

неорганической и органической формах. Например, от 10 до 60 % фосфорной кислоты находится в органической форме (в виде лецитина, 
гексозо-, пентозо-, триозофосфатов ). Примерно 10 % среды приходится на метионин, глютатион. Сера входит в состав белков, ферментов и 
других органических веществ. Железо образует комплексные соли с 
винной, лимонной и другими кислотами.

Органические формы минеральных веществ более прочные, чем 

неорганические формы.

Содержание минеральных веществ в винограде зависит от сорта 

винограда, степени его зрелости, климатических условий, состава почвы и приѐмов агротехники.

В винограде, выращенном вблизи моря, содержание хлора и 

натрия может составлять до 2 г/л, брома до 3 мг/л. Эти количества значительно превышают обычные.

При удобрении виноградников минеральными удобрениями со
держание некоторых элементов в винограде увеличивается. Например, 
при внесении суперфосфата повышается содержание фосфора в винах.

В винах из южных районов содержится золы больше, чем в ви
нах из районов Северного Кавказа или Украины.

При нормальном созревании винограда содержание минераль
ных веществ в нѐм увеличивается и возрастает щелочность золы.

При созревании винограда в наибольшей степени обогащается 

минеральными веществами мякоть, затем кожица.

Гребни, мякоть и кожица богаты калием, семена – H3PO4, кожи
ца – SO3. Больше всего минеральных веществ находятся в гребнях, затем в кожице и семенах, в мякоти 2-10 %. Поэтому настаивание сусла 
на твѐрдых частях грозди, особенно гребнях, увеличивает содержание 
в нѐм минеральных веществ.

В красных винах, получаемых настаиванием на мезге, содержа
ние K, Na, Mg, Pb, фосфорной кислоты примерно в 1,5-2 раза больше, 
чем в белых. Содержание кальция в красных винах на 30-50 % меньше, 
чем в белых, что обусловлено образованием нерастворимых танатов 
кальция, выпадающих в осадок.

Распределение общего количества минеральных веществ в гроз
ди: гребни – 6-10 г/кг; кожица – 2,65-3,69 г/кг; семена – 2,03-5,13 г/кг; 
сок мякоти 0,2-0,6 г/кг.

Содержание минеральных веществ увеличивается при обработке 

сусел и вин бентонитом, при гипсовании, меловании, сульфитации.

При брожении сусла общее содержание минеральных веществ 

снижается, т.к. выделяются в осадок соли K, Ca, Mg и других металлов, 
происходит ассимиляция дрожжами фосфорной кислоты, Fe, Cu, Zn, 
As, Pb, Mo, W, Ti.

В крепких и особенно в десертных винах содержание минераль
ных веществ в 1,5 раза выше, чем в сухих винах.

При выдержке вина происходит самопроизвольное осаждение 

некоторых элементов. Например, K и Ca выделяются в виде тартратов 
и оксалатов. Fe, Cu, Pb, взаимодействуя с фенольными веществами и 
белками, образуют трудно растворимые танаты или тано-белковые 
соединения и выпадают в осадок.

Сходные явления наблюдаются при оклейке вин желатином, ры
бьем клеем и другими белковыми оклеивающими веществами. Наоборот, при обработке бентонитом возрастает содержание Ca и Fe.

При длительном контакте с металлическим оборудованием про
исходит обогащение вин некоторыми элементами . В отдельных случаях содержание железа в винах достигает 50 мг/л.

Среди минеральных веществ вина особое место занимают угле
кислота и сернистая кислота.

Во всяком вине присутствует углекислый газ. Прежде всего это

СО2 брожения. При переливках и хранении вина количество СО2 в нем 
снижается. В винах СО2 может появляться также в результате микробиальных процессов и ОВР.