ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ВИНОГРАДА И ВИНА ПРИ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ И ФЕРМЕНТАТИВНЫХ ПРОЦЕССАХ

RESEARCH AND DEVELOPMENT TADQIQOT VA TARAQQIYOT ISSN: 3030 – 3281 Volume II, Issue 11 (2025) © 2025, the Author(s). Published by IMFAKTOR. This is an open access article under the CC BY license http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ 108 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ВИНОГРАДА И ВИНА ПРИ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ И ФЕРМЕНТАТИВНЫХ ПРОЦЕССАХ Гульмира ИРГАШЕВА¹, Саида ХАКИМОВА2. ¹ Ташкентский химико технологический институт, (PhD), доцент. 2 Ташкентский химико технологический институт, aссистент. https://doi.org/10.5281/zenodo.17764815 АННОТАЦИЯ В Узбекистане ведутся научные исследования в области антиоксидантов, защиты вин от окислительных процессов, а также разработки теоретических основ для производства окисленных вин, таких как красные сухие вина (например, Каберне). Кроме того, осуществляется работа по совершенствованию новых технологий, в первую очередь связанных с производством готовой продукции с высокой добавленной стоимостью на основе глубокой переработки местного сырья. Интенсивность протекания окислительных и ферментативных процессов зависит от применяемых технологических приёмов. При этом создаются условия для прохождения вторичных окислительно-восстановительных реакций. Знание химизма действия ферментных препаратов позволяет правильно выстраивать технологию производства вина в зависимости от его типа. В технологической цепочке виноделия окислительные процессы начинаются сразу после сбора винограда. В соответствии с технологическими рекомендациями, собранный виноград необходимо защищать от воздействия кислорода с помощью диоксида серы (SO₂). Ключевые слова: Ферменты, антиоксидантная защита, окисление тирозиназы, дисмутация, сульфитация, кислород. TECHNOLOGICAL PROCESSING OF GRAPES AND WINE USING OXIDATIVE AND ENZYMATIC PROCESSES ANNOTATION In Uzbekistan, scientific research is being conducted in the field of antioxidants, the protection of wines from oxidative processes, and the development of theoretical foundations for the production of oxidized wines, such as dry red wines (for example, Cabernet). In addition, work is underway to improve new technologies primarily related to the production of high value-added finished goods based on the deep processing of local raw materials. The intensity of oxidative and enzymatic processes depends on the technological methods applied. Under these conditions, secondary oxidation–reduction reactions may occur. Understanding the chemical mechanisms of enzyme preparations makes it possible to correctly design the wine production technology depending on the type of wine. In the winemaking production chain, oxidative processes begin immediately after the grapes are harvested. According to technological guidelines, the harvested grapes must be protected from oxygen exposure using sulfur dioxide (SO₂). Keywords: Enzymes, antioxidant protection, tyrosinase oxidation, dismutation, sulfidation, oxygen. OKSIDLOVCHI-FERMENTATIV JARAYONLAR YORDAMIDA UZUM VA VINONI TEXNOLOGIK QAYTA ISHLASH ANNOTATSIYA O‘zbekistonda antioksidantlar, vinoni oksidlanish jarayonlaridan himoya qilish, shuningdek, qizil quruq vinolar (masalan, Kaberne) kabi oksidlangan vinolarni ishlab chiqarish uchun nazariy asoslarni yaratish bo‘yicha ilmiy tadqiqotlar olib borilmoqda. Bundan tashqari, mahalliy xomashyoni chuqur qayta ishlashga tayangan holda yuqori qo‘shilgan qiymatga ega tayyor mahsulotlar ishlab chiqarish bilan bog‘liq yangi texnologiyalarni takomillashtirish ustida ham ishlar amalga oshirilmoqda. Oksidlanish va fermentativ jarayonlarning kechish intensivligi qo‘llaniladigan texnologik usullarga bog‘liq. Bu jarayonda ikkilamchi oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining sodir bo‘lishi uchun sharoitlar yuzaga keladi. Ferment preparatlari ta’sirining kimyoviy mexanizmini bilish vino turiga qarab ishlab chiqarish texnologiyasini to‘g‘ri tashkil etishga imkon beradi. Vino ishlab chiqarish zanjirida oksidlanish jarayonlari uzum terib olingan zahotiyoq boshlanadi. Texnologik tavsiyalarga muvofiq, yig‘ib olingan uzumni kislorod ta’siridan oltingugurt dioksidi (SO₂) yordamida himoya qilish zarur. Kalit so‘zlar: Fermentlar, antioksidant himoya, tirozinaza oksidlanishi, dismutatsiya, sulfitatsiya, kislorod. TADQIQOT VA TARAQQIYOT | II-JILD | 11-SON | 2025 \ 109 Изучение состояния системы антиоксидантной защиты в период переработки винограда и получения виноматериалов [3,4] представляет значительный интерес и позволяет регулировать степень защищённости сусла и виноматериалов от окислительного стресса. Это особенно важно при переработке винограда для производства столовых, слабо окислённых вин. Величина редокс-потенциала позволяет характеризовать степень окисленности вина и контролировать процесс производства различных его типов. Значение редокс-потенциала, на которое влияет множество факторов, определяется соотношением концентраций кислорода и восстановителей. Однако различные воздействия на вино (например, добавление SO₂) вызывают одновременное изменение как концентрации кислорода, так и концентрации восстановителей, вследствие чего установить однозначную связь между редокс-потенциалом и качеством вина бывает затруднительно. Кислород в вине сам по себе мало реакционноспособен, и для инициирования окисления он должен быть активирован. В винной среде эту функцию выполняют ионы железа. Перекись водорода является относительно слабым окислителем по отношению к компонентам вина, однако в присутствии железа она восстанавливается с образованием гидроксильного радикала – чрезвычайно сильного окислителя. Гидроксильный радикал способен окислять практически любые органические субстраты; его высокая реакционная способность объясняет возможность окисления даже этилового спирта в присутствии таких антиоксидантов, как SO₂ или фенольные соединения [5,6]. Проведённые научные исследования, посвящённые оценке состояния системы антиоксидантной защиты конечной продукции на этапах технологического цикла вторичного виноделия, позволяют пересмотреть ряд традиционных представлений, сложившихся в винодельческой практике. Современное виноделие характеризуется необходимостью учёта, использования или предотвращения окислительного стресса при производстве определённых типов вин. В этих условиях протекают процессы свободно радикального окисления, интенсивность которых определяется концентрацией субстрата (компонентов вина), а также присутствием инициаторов (активных форм кислорода: супероксидных анион-радикалов, гидроксильных радикалов, синглетного кислорода) и катализаторов (в винной среде – ионов железа переменной валентности). Методы исследования Анализу подвергли сортосмесь как белых, так и красных винных сортов винограда, предварительно сульфитированных до концентрации 150 мг/дм³. Начиная с момента приёмки винограда и до получения виноматериала, на каждом технологическом этапе – до и после выполнения операции – определяли концентрацию кислорода, а также активности ферментов супер оксиддисмутазы (СОД), пероксидазы и каталазы, входящих в систему антиоксидантной защиты (АОЗ). Активность СОД определяли методом, основанным на способности данного фермента ингибировать реакцию восстановления нитротетразолиевого синего. Активность пероксидазы и каталазы определяли по общепринятым спектрофотометрическим методикам с использованием соответствующих субстратов. Анализ и обсуждение результатов исследований. Наиболее легко связывают кислород ионные формы и главным образом SO--3. Серная кислота подавляет действия окислительных ферментов и предотвращает окисление полифенолов и других веществ. SO2 реагируя непосредственно с кислородом и защищает полифенолы и другие компоненты от окисления и главной функцией SO2 является удаление пероксида водорода, образовавшегося при окислении полифенолов. RESEARCH AND DEVELOPMENT | VOLUME II | ISSUE 11 | 2025 \ 110 В образцах, где отмечено кислород насыщение, реакция активной формы сернистой кислоты с кислородом может быть представлена реакцией 2, где 2 моля бисульфита непосредственно реагируют с одним молекуларном кислорода, образуя две моли сульфата: 2HSO3- + O2 → 2H+ + 2 SO42- (1) Иизучение технологии переработки красных сортов винограда. присутствие антиоксидантной защиты. Основными направлениями развития народного хозяйства Узбекистана предусматривается расширение ассортимента и повышение качества пищевой продукции, в том числе винодельческой. [7,8] В перспективе развития отрасли запланировано увеличение выпуска выдержанных марочных сухих вин, а также высококачественных креплёных вин, соответствующих современным требованиям экологической чистоты. Эти обстоятельства требуют как совершенствования существующих технологий, так и оптимизации отдельных этапов и стадий технологического процесса. Если принять во внимание, что активность СОД является первичным признаком присутствия активных форм кислорода, то наиболее уязвимыми технологическими операциями при переработке белых виноматериалов следует считать прессование и отстой. В целом, при переработке белого винограда источниками «кислородного стресса» могут выступать следующие технологические приёмы: SO₂ выполняет свою антиоксидантную функцию главным образом в реакции с перекисью водорода. Основное антиоксидантное действие диоксида серы в вине обусловлено бисульфитанионом, который реагирует с H₂O₂ с образованием серной кислоты, что препятствует дальнейшему окислению фенольных соединений или этанола. Недиссоциированная сернистая кислота (H₂SO₃), а также ионные (HSO₃⁻ и SO₃²⁻) и связанные формы обладают антиоксидантными свойствами в значительно меньшей степени. В водной среде SO₂ образует сернистую кислоту, которая диссоциирует таким образом, что в вине преобладает бисульфитная форма (HSO₃⁻), как показано в реакции [8,9]. H₂O + SO₂ → HSO₃⁻ + H⁺ ↔ SO₃²⁻ + 2H⁺ (4) Антисептическое действие SO₂ в красном сусле проявляется значительно слабее, чем в белом, поскольку значительная часть SO₂ расходуется на связывание с красящими веществами. Повышение дозы SO₂ может снижать стабильность окраски до 50%. Для предохранения пигментов от окисления необходимо поддерживать уровень свободного SO₂ в пределах 20–30 мг/л. По данным анализов установлено, что красные вина недостаточно защищены от окислительного стресса. Это объясняется связыванием SO₂, что снижает его антимикробное действие. Часть растворённого в вине кислорода расходуется на окисление SO₂ до серной кислоты, этот процесс катализируется ионами металлов, в первую очередь железа, которые всегда присутствуют в вине. Сернистая кислота ингибирует действие оксидаз. Принято добавлять в красные вина меньшие дозы SO₂, поскольку: 1. танины и катехины, содержащиеся в значительных количествах, обладают природными антимикробными свойствами; 2. SO₂ вступает в реакцию с антоцианами и вызывает их обесцвечивание. Вероятно, по этой причине в красных винах взаимодействие SO₂ с кислородом эффективно блокируется полифенолами. Кроме того, альдегиды вина (уксусный и другие), взаимодействуя с антоцианами, препятствуют избыточному окислению. Окисление катехинов, катализируемое ионами Fe(III) с образованием гидропероксильных (hydroperoxyl) радикалов и хинонов, представлено на схеме 5. Однако продукт окисления сульфитного радикала (SO₃•⁻) – пероксмоносульфатный радикал (SO₅•⁻) – является чрезвычайно сильным окислителем. В присутствии кислорода SO₂ также может способствовать развитию окислительных процессов, которые, однако, тормозятся действием полифенолов. Последние способны эффективно удалять свободные радикалы. TADQIQOT VA TARAQQIYOT | II-JILD | 11-SON | 2025 \ 111 Следовательно, переработка красного винограда, по-видимому, приводит к увеличению содержания связанных форм SO₂, что снижает его антиоксидантный эффект [10]. a) SO₂ удаляет перекись водорода, а полифенолы блокируют её взаимодействие с кислородом, и только при сочетании этих процессов реализуется полноценное антиоксидантное действие. b) Сульфитация красного сусла в дозировке, предусмотренной технологической инструкцией, явно недостаточна для обеспечения полноценной антиоксидантной защиты. Заключение Проведённые исследования показывают, что процессы окисления играют ключевую роль в формировании качества виноматериалов на всех этапах переработки винограда. Установлено, что ферментативные и неферментативные механизмы окисления активируются уже в момент приёмки винограда, а степень защищённости сусла и вин во многом определяется эффективностью систем антиоксидантной защиты. Особое значение имеет поведение SO₂, который, с одной стороны, выполняет антиоксидантную и антисептическую функции, а с другой — частично теряет их вследствие связывания с фенольными и красящими веществами, особенно в красных виноматериалах. Снижение доли свободных форм SO₂ ограничивает его способность нейтрализовать перекись водорода и радикальные формы кислорода, что повышает риск окислительного стресса. Установлено, что красные вина менее защищены от окисления из-за интенсивного связывания SO₂ и высокой радикальной активности, требующей участия полифенолов, катализаторов металлосодержащих комплексов и ферментных систем. При этом стандартные дозировки SO₂, регламентированные технологическими инструкциями, оказываются недостаточными для обеспечения стабильности качества красных виноматериалов. Полученные результаты указывают на необходимость совершенствования технологических подходов в виноделии, включая оптимизацию дозировок SO₂, регулирование кислородного режима, контроль активности ферментных систем и более глубокое использование антиоксидантных свойств полифенольных соединений. Эти меры позволят повысить устойчивость виноматериалов к окислительному стрессу и обеспечат стабильные характеристики готовой продукции в условиях современного винодельческого производства. RESEARCH AND DEVELOPMENT | VOLUME II | ISSUE 11 | 2025 \ 112 Сноски 1. Delteil. The Diverse Functions of Oxygen. Vinidea.net, Wine Internet Technical Journal, 2004, № 4. Institut Coopératif du Vin, La Jasse de Maurin. 2. Boulton R.B., Singleton V.L., Bisson L.F., Kunkee R.E. Principles and Practices of Winemaking. Chapman and Hall, New York, 1996. Рp. 464–470. 3. Туйчиева С.Т., Сапаева З.Ш. Процессы окисления вин // Виноделие и виноградарство, Москва, 2006. № 3. С. 40–41. 4. Иргашева Г. Кислородная обработка вин в процессе антиоксидантной защиты // Journal of New Century Innovations, Poster presentation, 2023. Т. 21, № 4. С. 95–99. 5. Irgasheva G.R., Khakimova Saida. Antioxidant protection during red grape processing and red wine processing // European Journal of Agricultural and Rural Education, 2024. Vol. 5, No. 04. Р. 61–65. ISSN 2660-5643. 6. Irgasheva G.R. Enzymes included in the antioxidant protection system during the processing of white and red grape varieties // MSW Management – Multidisciplinary, Scientific Work and Management Journal, 2024. Vol. 34, Issue 2. Pp. 591–598. ISSN 1053-7899. 7. Irgasheva G.R., Sherpulatov Sh. Studying the activity of tyrosinase included in the antioxidant protection system of wines // Eurasian Journal of Engineering and Technology, Belgium, March 2022. Pp. 38–41. 8. Irgasheva G.R., Khakimova Saida. Antioxidant protection during red grape processing and red wine processing // European Journal of Agricultural and Rural Education, 2024. Vol. 5, No. 04. Р. 61–65. ISSN 2660-5643. (Повтор записи № 5 — оставлен только при необходимости по требованиям автора.) 9. Irgasheva G.R. Enzymes included in the antioxidant protection system during the processing of white and red grape varieties // MSW Management – Multidisciplinary, Scientific Work and Management Journal, 2024. Vol. 34, Issue 2. Pp. 591–598. (Повтор записи № 6 — оставлен только при необходимости по требованиям автора.) 10. Gulmira I., Khakimova S., Utkirova M. Antioxidant Activity of Tyrosinase Enzyme in Dry Red Wines // Journal of Interdisciplinary Science, 2025. Vol. 3, No. 2. Рp. 15–18. ISSN 2960-9550. TADQIQOT VA TARAQQIYOT | II-JILD | 11-SON | 2025 \ 113 НАУЧНЫЙ ОТЗЫВ на статью «Технологическая обработка винограда и вина при окислительных и ферментативных процессах» авторов Гульмиры Иргашевой и Саиды Хакимовой. Статья посвящена изучению окислительных и ферментативных процессов при переработке белого и красного винограда, а также роли систем антиоксидантной защиты в формировании качества виноматериалов. Тема исследования является актуальной в контексте развития винодельческой отрасли Узбекистана, ориентированной на выпуск марочных, выдержанных и высококачественных вин, соответствующих современным требованиям безопасности и экологической чистоты. Особую значимость работа приобретает с учётом задач повышения качества пищевой продукции, глубокой переработки местного сырья и получения продукции с высокой добавленной стоимостью. Управление кислородным режимом, активными формами кислорода и антиоксидантными механизмами – одна из ключевых проблем современного виноделия, что подтверждает высокую практическую востребованность проведённых исследований. Научная новизна работы состоит в системном подходе к рассмотрению ферментативных и не ферментативных механизмов защиты от окисления в увязке с реальными технологическими операциями (приёмка винограда, сульфитация, прессование, отстой, переработка белых и красных сортов). Авторы обосновывают, что стандартные дозировки SO₂, как правило, недостаточны для полноценной защиты красных виноматериалов, что важно как для практики, так и для дальнейших исследований. Отдельно следует отметить корректное использование химических уравнений, логичное объяснение участи SO₂ в реакциях с кислородом и перекисью водорода, а также обсуждение роли полифенолов и антоцианов как природных антиоксидантов и радикал-уловителей. Выводы статьи имеют прикладной характер и могут быть внедрены в производственную практику. Статья имеет чёткую структуру: аннотации на трёх языках (русском, английском, узбекском), ключевые слова, введение, постановка задачи, описание методов, анализ и обсуждение результатов, заключение. Используемая терминология корректна и соответствует стандартам химикотехнологических и винодельческих исследований. Отдельным достоинством следует признать трёхъязычную подачу материала (русский– английский-узбекский), что расширяет потенциальную аудиторию и делает работу доступной для национального и международного научного сообщества. В тексте встречаются отдельные технические и стилистические неточности (отдельные опечатки, единичные шероховатости формулировок), однако они не оказывают существенного влияния на восприятие научного содержания и могут быть легко устранены при редакционной правке. Представленная статья является завершённым научным исследованием, отличающимся актуальностью, научной и практической значимостью. Авторы демонстрируют глубокое понимание биохимических и технологических аспектов переработки винограда и виноматериалов в условиях окислительного и ферментативного стресса. Disclaimer © This scientific review has been prepared by the editorial board of the “RESEARCH & DEVELOPMENT” journal and is intended solely for use within the journal’s internal expert evaluation process and editorial activities. This review is protected by copyright law, and its content may not be distributed, reproduced, or used for commercial purposes without the prior permission of the editorial board. The review has been prepared to assess the scientific quality, content, and methodological aspects of the author’s (authors’) work. It does not represent the personal opinion of the author(s) nor should it be interpreted as the official position of the journal. The editorial board bears no responsibility for the implementation, outcomes, or consequences of the recommendations, conclusions, or comments contained in this review. The review is provided to ensure transparency in the editorial process and to maintain quality control over scientific publications.