Kraków, Małopolska czesc@enolab.pl PIOTR 506 519 639     📆 Poniedziałek–Piątek    🕙 10:00–14:00

Cukier w winie i winogronach

Cukry zawarte w winogronach różnią się między sobą podatnością na fermentację, poziomem odczuwanej słodkości oraz sposobem w jaki mierzy się ich zawartość.

Tabela 1. Cukry naturalnie występujące w winogronach

Cukier glukoza fruktoza sacharoza pentozy:
arabinoza 0,4-1,3 g/L
ramnoza 0,2-0,4 g/L
ksyloza, ryboza
W winogronach 80-130 g/L 80-130 g/L 2-10 g/L 0,4-2 g/L
Słodkość względna¹ 74-80% 117-175% 100% 40%
Podatność na fermentację fermentujące fermentujący
po hydrolizie²
niefermentujące
Redukcyjność cukry redukujące cukier nieredukujący
(redukujący po inwersji)
cukry redukujące
Uwagi łącznie stanowią >95% substancji rozpuszczonych w winogronach sacharoza → glukoza + fruktoza
(po fermentacji jedynie w śladowych ilościach)
przechodzą do wina w praktycznie niezmienionej postaci

¹ Za wzorzec smaku słodkiego przyjmuje się 10% wodny roztwór sacharozy. Dla takiego roztworu słodkość względna wynosi 100% (1,0). Wraz ze wzrostem liczby jednostek monosacharydowych słodkość sacharydów zanika. Wyjątkiem jest sacharoza, która zbudowana jest z dwóch reszt cukrowych (glukoza + fruktoza), ale tylko reszta glukozy oddziałuje z receptorem na języku.

² W wyniku hydrolizy kwasowej lub pod wpływem enzymu (inwertazy) sacharoza ulega rozpadowi do glukozy i fruktozy. Proces hydrolizy nosi nazwę inwersji. Nazwa ta związana jest ze zmianą znaku skręcalności właściwej roztworu sacharozy poddawanej hydrolizie. Sacharoza po hydrolizie nosi nazwę cukru inwertowanego.

Cukry redukujące

Głównymi cukrami redukującymi w winogronach i winie są glukoza i fruktoza. Cukry redukujące to cukry, które mogą redukować inne związki. Ich zdolność redukcyjna sprawia, że są one mierzalne za pomocą metody redukcji (patrz: ramka). Niestety, metoda ta mierzy nie tylko cukry redukujące, ale również inne związki redukujące, które mogą przyczyniać się do zawyżania wyników. Oznaczanie cukrów redukujących będzie obejmowało także pentozy, które nie podlegają fermentacji i wnoszą stosunkowo niewiele do końcowej odczuwanej słodkości.

Wynik badania zawartości cukrów redukujących wskazuje maksymalne stężenie cukrów (niezależnie od tego, czy są to cukry fermentujące czy niefermentujące). Jeśli więc pomiar zawartości cukrów redukujących pokazuje, że wino jest odfermentowane do wytrawności, tzn. że jest ono faktycznie wytrawne.

Cukry redukujące po inwersji

Inwersja próbki to proces, w którym sacharoza rozpada się na glukozę i fruktozę, aby można ją było zmierzyć za pomocą metody ilościowego oznaczania zawartości cukrów redukujących (patrz: ramka). W ten sposób mierzy się glukozę i fruktozę występujące naturalnie oraz glukozę i fruktozę pochodzące z rozpadu sacharozy. Zasadniczo, pomiar wykorzystujący inwersję daje wynik całkowitej zawartości cukrów fermentujących.

Metoda ilościowego oznaczenia cukrów redukujących i cukrów redukujących po inwersji polega na redukcji soli miedziowej przez cukry redukujące. W reakcji z jonami miedzi(II) grupa karbonylowa (aldehydowa lub α-ketonowa występująca w liniowej formie sacharydu) utlenia się do grupy karboksylowej, a jony miedzi(II) redukują się do jonów miedzi(I) i wytrąca się osad tlenku miedzi(I). Metody oparte na właściwościach redukujących nie są specyficzne tylko dla sacharydów, gdyż inne substancje np. niektóre kwasy organiczne (kwas askorbinowy), niektóre aldehydy i aminokwasy, także wykazują właściwości redukujące.

Sacharoza

Glukoza powstała w liściach na drodze fotosyntezy, łączy się z fruktozą, dając w ten sposób jedną cząsteczkę sacharozy. Po przetransportowaniu do jagód, sacharoza, pod wpływem enzymów ulega ponownemu rozpadowi na glukozę i fruktozę. Dlatego zawartość sacharozy pozostałej w dojrzałych winogronach jest już niewielka (2-10 g/L).

Chociaż sama sacharoza nie podlega fermentacji, to produkty jej hydrolizy, glukoza i fruktoza, już jak najbardziej. A ponieważ drożdże wytwarzają własny enzym inwertazowy, szaptalizacja moszczy sacharozą nie powoduje problemów z fermentacją.

Zawartość sacharozy można wyznaczyć jako różnicę między cukrami redukującymi po inwersji a cukrami redukującymi.

Sacharoza = cukry redukujące po inwersji – cukry redukujące

Glukoza + fruktoza

Glukoza i fruktoza to redukujące cukry proste występujące w wielu owocach. Obydwa monosacharydy mają ten sam wzór sumaryczny (C₆H₁₂O₆) ale odmienną budowę. W winogronach, a co za tym idzie oczywiście również w moszczu, glukoza i fruktoza występują mniej więcej w podobnych ilościach, po około 100 g/L każda. I chociaż zazwyczaj w dojrzałych owocach glukoza i fruktoza faktycznie występują w stosunku 1:1, to proporcje te potrafią też dość znacznie się różnić, a wpływ na to może mieć przebieg danego sezonu wegetacyjnego. W cieplejszym roczniku stosunek ten będzie wyższy, a w zimniejszym – niższy. W literaturze przedmiotu znajdziemy zakres od 0,7 do 1,5. Ogólnie w trakcie dojrzewania owoców proporcja glukozy do fruktozy zazwyczaj maleje.

Również w trakcie fermentacji stosunek glukozy do fruktozy maleje; z około 1 do 0,25 pod koniec fermentacji. Dzieje się tak dlatego, że większość drożdży wykazuje lekką preferencję dla glukozy (są glukofilne), co skutkuje przewagą fruktozy, która musi być fermentowana w trudnych warunkach końcowej fazy fermentacji, takich jak deficyt przyswajalnego azotu czy wysoki poziom alkoholu.

Zatem to fruktoza przeważa w cukrze resztkowym, a ponieważ jest ona niemal dwa razy słodsza od glukozy, wina słodzone moszczem winogronowym będą mniej słodkie niż wina o tym samym analitycznym stężeniu cukrów redukujących, ale uzyskane w wyniku (sztucznego) zatrzymania fermentacji. Z tego samego powodu pozostałości fruktozy mogą dawać niepożądane odczucie słodkości w winach formalnie wytrawnych.

Suma glukozy i fruktozy nigdy nie jest wyższa niż zawartość cukrów redukujących.

Glukoza + fruktoza ≤ cukry redukujące

Pentozy

Pentozy w bardzo małym stopniu odpowiadają za słodki smak (słodkość względna 40%). Ich obecność w winie powoduje, że wynik oznaczenia zawartości cukrów redukujących nie wynosi 0 g/L. Ponieważ pentozy są cukrami niefermentującymi, wina wytrawne (≤ 2 g/L cukrów redukujących) są generalnie uznawane za stabilne pod kątem ponownej fermentacji (refermentacji).

Cukier resztkowy w winie

Cukier resztkowy to cukier pozostały w winie po zakończeniu fermentacji. Do pomiaru cukru resztkowego w winie często stosuje się metodę ilościowego oznaczania zawartości cukrów redukujących (patrz: ramka). Jeżeli nie stosowano szaptalizacji (dodanie sacharozy) pozostały cukier powinien być mniej więcej równy zawartości cukrów redukujących (w gotowym winie rzadko występują śladowe ilości naturalnej sacharozy).

Jeśli występują jakiekolwiek inne cukry nieredukujące (szczególnie podczas produkcji win musujących, do których można dodawać sacharozę), próbkę przed analizą należy poddać inwersji.

Ekstrakt bezcukrowy

Ekstrakt bezcukrowy może być wskazówką, czy wino zostało zafałszowane przez dodanie wody. Ekstrakt bezcukrowy oblicza się przez odjęcie cukru resztkowego od ekstraktu ogólnego (suma wszystkich substancji nielotnych) i dodanie 1. Dodanie 1 g/L wykonuje się dla skompensowania obecności pentoz w winie. Jeśli wino zawiera więcej niż 1 g/L pentoz, ekstrakt bezcukrowy obliczony w ten sposób może dać fałszywie niski wynik.

Ekstrakt bezcukrowy = ekstrakt ogólny – cukier resztkowy + 1

Przez odjęcie glukozy i fruktozy od cukrów redukujących (zakładając, że nie ma sacharozy) można uzyskać przybliżoną ocenę zawartości pentoz w winie (należy pamiętać o obecności innych „niecukrowych” związków redukujących).

Brix vs cukry redukujące

Nie należy utożsamiać wyników areometrycznych pomiarów w stopniach Brixa (°Bx) z zawartością cukrów redukujących. Chociaż zależność pomiędzy nimi może być pośrednia, zawartość cukrów redukujących jest mierzona w g/L (mas./obj.), podczas gdy °Bx jest zdefiniowany jako procent masowy % mas./mas. (g/100 g). Analiza zawartości cukrów redukujących mierzy bezpośrednio ilość cukru gronowego w winie lub w moszczu bez uwzględniania wpływu alkoholu, dwutlenku węgla itp. Natomiast Brix odnosi się do gęstości całej próbki (wyrażonej jako liczba gramów sacharozy w 100 g próbki) odniesionej do gęstości czystej wody w temp. 20 °C.

Zawieszone w moszczu cząstki stałe wpływają na jego gęstość, przez co uzyskane wyniki w °Bx nie odzwierciedlają prawdziwej zawartości cukru. Ponadto pomiar ten bazuje na stosunku (mas./mas.) cukru do wody, który może być różny w zależności od stanu fizjologicznego rozwoju owoców.

Brix / jagoda

Innym problemem, który napotyka się przy stosowaniu standardowych metod wyznaczania °Bx, jest to, że nie bierze się pod uwagę masy owoców użytych do przygotowania próbki. W związku z tym, jest całkowicie możliwe, że w ciągu kilku dni odczyt °Bx może nie wykazywać żadnych zmian, kiedy w rzeczywistości mogą wystąpić istotne zmiany w masie owoców (wzrost lub spadek). Zatem lepszym rozwiązaniem będzie pomiar Brix odniesiony do masy analizowanej próbki.

Dla przykładu porównajmy wyniki dwóch pomiarów próbek składających się ze 100 jagód każda (zobacz: jak pobierać próbki winogron), wykonanych w odstępie 5 dni (tabela 2).

Tabela 2. Przykład obliczeń zawartości Brix na jagodę

Data pomiaru 15 września 20 września
Brix, °Bx 22 22
Masa próbki, g 112 118
Zawartość rozpuszczalnych substancji stałych
g / 100 jagód
X = (22 * 112) / 100
X = 24,6 g / 100 jagód
X = (22 * 118) / 100
X = 26,0 g / 100 jagód
Zawartość rozpuszczalnych substancji stałych
na jagodę, g / jagoda
0,246 g / jagoda 0,260 g / jagoda

Refraktometr dla obydwu próbek wskazuje 22 °Bx. Mogłoby się zatem wydawać, że nie nastąpiła żadna zmiana w dojrzałości owoców, ale jeżeli wykonamy obliczenia zawartości substancji stałych w przeliczeniu na jagodę, okazuje się, że sytuacja ma się zgoła odmiennie (0,246 vs 0,260 g/jagoda).

Analizując tabelę 3 można zauważyć, że wzrost zawartości rozpuszczalnych substancji stałych na jagodę i wzrost masy próbki jagód to oznaka dojrzewania. Można również zauważyć, że informacje uzyskane przez odniesienie zawartości cukru do masy jagód są znacznie bardziej kompletne i dają szerszy obraz niż te dostępne w wyniku oceny samych pomiarów Brix.

Tabela 3. Interpretacja wyników pomiarów Brix/jagoda

Brix / jagoda Masa jagód
maleje bez zmian rośnie
rośnie dojrzewanie
i odwodnienie jagód
dojrzewanie 1. duży wzrost:
dojrzewanie i rozcieńczanie
2. mały wzrost: dojrzewanie
bez zmian odwodnienie jagód bez zmian rozcieńczanie się soku
maleje odwodnienie
i eksport cukru z jagód
eksport cukru z jagód eksport cukru z jagód i
rozcieńczanie się soku

Brix a dojrzałość

Cukier wytwarzany w liściach w procesie fotosyntezy jest przenoszony do winogron tylko do momentu ich zebrania (to akurat nie dziwi) lub do osiągnięcia maksymalnej wartości Brix (23-25 °Bx). Kiedy transport asymilatów się zakończy, jakiekolwiek dalsze zmiany Brix będą wynikiem utraty wody w jagodach (transpiracja), „wyprowadzania” cukru z jagód do innych części rośliny lub rozcieńczania się soku w jagodach np. w wyniku intensywnego deszczu.

Chociaż stężenie substancji rozpuszczalnych w jagodach może ulec zmianie również po zbiorach, a niektóre inne związki wpływające na jakość mogą się rozwijać lub ulegać degradacji, na ogół winogrona powinny być zbierane po osiągnięciu parametrów docelowych. A ponieważ parametry te są związane m.in. ze zmianami zawartości cukrów w jagodach, Brix (lub dowolny inny pomiar zawartości cukrów) może być stosowany (łącznie z innymi kryteriami) do ustalania optymalnego momentu zbioru winogron (por. tabela 4).

Tabela 4. Optymalne parametry moszczu

Rodzaj wina Musujące Białe
wytrawne
Czerwone wytrawne Słodkie
późnego zbioru
Brix, °Bx 17-19 20-22 21-23 ≥ 25
Cukry po inwersji 150-170 180-200 190-210 ≥ 230
Alkohol potencjalny 9-10,5 11-12 11,5-12,5 ≥ 13,5

Jak mierzyć Brix

Pomiar Brix w soku z użyciem refraktometru i areometru

Źródło: YVCCWine (2012, 8 sierpnia). Measuring Brix for Wine [Plik video]. Pobrane z: https://www.youtube.com/watch?v=ZnB35bks4o8