Organske kisline prispevajo k sestavi, stabilnosti in organoleptičnim lastnostim vin. Povečujejo mikrobiološko ter fizikalno kemično stabilnost vin. Glavne organske kisline v grozdju in moštu so L(+)-vinska kislina, L(-)-jabolčna kislina in citronska kislina, v sledovih pa se pojavljajo še D-glukonska kislina, 2-keto D-glukonska kislina, galakturonska kislina, kumarna in kofeinska kislina ter kutarna kislina. V alkoholni fermentaciji moštov prihaja do sprememb kislinske sestave kot posledica delovanja kvasovk in nekaterih vrst bakterij. Nastajajo piruvična kislina, L(+)-mlečna in D(-)-mlečna kislina, sukcinska kislina, ocetna kislina, oksalocetna kislina ter fumarna kislina (Ribereau-Gayon, 2006).
Vinsko kislino najdemo le v grozdju, prevladuje v nezrelem grozdju. Ob koncu vegetativne dobe je jagode vsebujejo do 15 g/l. V moštu je njena vsebnost odvisna od sorte in predvsem pridelovalnega območja. V severnih vinorodnih deželah njena vsebnost dosega 6 g/l, v južnih pa le 2 do 3 g/l, saj pri temperaturah nad 30°C prihaja do njene razgradnje. Pri nižjih temperaturah se v večji meri razgrajuje jabolčna kislina. Vinska kislina je relativno močna kislina, vinu daje pH med 3 in 3,5 (Ribereau-Gayon, 2006). Razmerje med vinsko in jabolčno kislino v moštu ni stalno in je odvisno od vremenskih dejavnikov, predvsem temperature in količine padavin v času dozorevanja. Z dotokom kalijevih ionov iz tal, prvotno prosta vinska kislina prehaja v obliko soli, primarnega, kislega kalijevega hidrogentartrata, sekundarnega, nevtralnega kalijevega tartrata ter primarnega in sekundarnega kalcijevega tartrata. Najpogostejša oblika soli je primarni kalijev tartrat. Je slabo topen v vodi, še slabše v alkoholu, zato se iz vina izloča v obliki vinskega kamna, delno že tekom fermentacije, ko narašča alkoholna stopnja, kasneje pa tudi v vinu. Soli vinske kisline pogosto tvorijo prenasičene raztopine, zato se vinski kamen lahko izloča v steklenicah, če vina pred stekleničenjem niso bila stabilizirana na vinski kamen (Šikovec, 1993).
Jabolčna kislina se pojavlja v vseh živih organizmih, v največjih količinah v zelenih jabolkih. Zeleno grozdje vsebuje do 25 g/l jabolčne kisline (Ribereau-Gayon, 2006). Razpada pri temperaturi med 28 in 30°C, ko se oksidira v procesih dihanja do CO2 in vode. Pri temperaturah nad 30°C v večji meri razpada vinska kislina (Topt.=37°C) Ker so temperature v naših predelovalnih območjih v času dozorevanja redko višje od 30°C, je razumljivo, da se jabolčna kislina razgrajuje v večji meri kot vinska kislina. (Šikovec, 1993). Mošti severnih pridelovalnih območij je pogosto vsebujejo 4 do 6,5 g/l, mošti z juga pa le 1 do 2 g/l. Soli jabolčne kisline so v vinu dobro topne in za razliko od vinske kisline ne povzročajo težav (Ribereau-Gayon, 2006).
Citronska kislina je v naravi zelo pogosta. Je pomembna biokemična molekula, saj sodeluje v Krebsovem ciklu. Njena vsebnost v vinu znaša med 0,5 in 1 g/l.
V fermentaciji nastajajo še nekatere druge organske kisline, kot je naprimer piruvična kislina, ki pa jo v vinu najdemo le v nizkih koncentracijah. Z redukcijo s hidridnim ionom, ali s koencimom NADH iz L, ali D-laktat dehidrogenaze tvori dva stereoizomera mlečne kisline, in sicer L-mlečno kislino, ki je bakterijskega izvora in D-mlečno kislino, ki nastaja v metabolizmu kvasovk. Encimatska dekarboksilacija piruvične kisline ob delovanju tiamin pirofosfata, ali vitamina B1 tvori etanal, ki je nato reduciran v etanol med alkoholno fermentacijo. Če pride do encimatske, mikrobiološke, ali kemične oksidacije etanola, nastaja ocetna kislina (Ribereau-Gayon, 2006).
Sukcinske kisline v vinu najdemo do 1 g/l. Je prisotna v vseh živih organizmih, vključena je v metabolizem lipidov ter v Krebsov cikel. Po okusu je grenka, oziroma slana, povzroča zasoljen okus vina (Ribereau-Gayon, 2006).
VRSTE KISLOSTI
Uravnoteženost, oziroma harmoničnost okusa vina določa razmerje med alkoholi in sladkorji, ki dajejo vinu sladkobo, organskimi in anorganskimi kislinami, ki dajejo vinu kisel okus ter fenoli, ki prispevajo h grenkobi (Ribereau-Gayon, 2006).
SKUPNE KISLINE
Ko govorimo o kislosti vina, ločimo več različnih pojmov, ki le to opisujejo. Pojem ‘skupne kisline’ zajema vse proste kislinske funkcije v vinu. Skupnim kislinam pogosto rečemo tudi titracijske kisline, saj jih izmerimo s titracijo z uporabo raztopine natrijevega hidroksida znane molarnosti. Za končno točko titracije uporabimo pH meter in je odvisna od uporabljenega indikatorja. Ob uporabi indikatorja bromtimol modro titriramo do pH 7,00, pri fenolftaleinu pa do pH 9,00. Skupne kisline zajemajo anorganske kisline, organske kisline ter aminokisline, katerih prispevek k skupni kislini ni znan. Prispevek posamezne vrste kisline k skupni kislosti je odvisen od stopnje disociacije ter stopnje, do katere so se kisline kombinirale v soli. Vinska kislina je v vinu večinoma prisotna v obliki kalijeve soli, ki še prispeva k skupnim kislinam (Ribereau-Gayon, 2006). Stopnjo disociacije opišemo z uporabo disociacijske konstante kisline (Ka), ki je definirana na podlagi koncentracij posameznih kemijskih zvrsti v molih na liter (Boyer, 2005):
Ka = [A-][H+]/[HA]
pKa = – log10 Ka
Višji kot je pKa, manj je kislina v vodi disocirana, šibkejša je. Močne kisline so v vodi popolnoma disocirane.
Predvidevanje skupne kislosti vina na podlagi kislosti mošta je težko iz več razlogov. Del kislin konzumirajo kvasovke in bakterije (mlečnokislinska fermentacija), ki tvorijo nove kisline, naprimer sukcinsko in mlečno kislino. Soli kislin med fermentacijo postajajo manj topne, zaradi zviševanja alkoholne stopnje. Vinska kislina v obliki primarnega kalijevega hidrogentartrata (KTH) se izloča v obliki kristalov vinskega kamna. Ob tem se zmanjšajo skupne kisline, saj ima KTH še vedno prosto eno karboksilno skupino. Pri kalkulaciji skupnih kislin je potrebno narediti tudi popravke zaradi vsebnosti žveplovega dioksida, saj ima žveplasta kislina pKa = 1,77 ter CO2. Ogljikova kislina ima pKa 6,6. Neupoštevanje ogljikove kisline vodi v napako pri meritvi predvsem pri penečih vinih in mladih vinih. V tem primeru je potrebno iz vzorca pred meritvijo skupnih in hlapnih kislin odstraniti pline (Ribereau-Gayon, 2006).
Hlapne kisline so neposredno vezane na kvaliteto vin. Skupne kisline razdelimo na hlapne kisline (kisline ki hlapijo pri destilaciji) ter fiksirane kisline, ki pri destilaciji ne hlapijo. Ko destiliramo vzorec, mu dodamo 0,5 g/20 ml vinske kisline. S tem znižamo pH vzorca, saj izpodrinemo v soli vezane hlapne kisline. Glavna hlapna kislina je ocetna kislina, ki nastaja v fermentaciji v metabolizmu kvasovk, ali v mlečnokislinski fermentaciji pod vplivom mlečnokislinskih bakterij z razgradnjo citronske kisline. Zelo visoke koncentracije ocetne kisline nastanejo tudi z razpadom sladkorja, vinske kisline in glicerola pod vplivom anaerobnih mlečnokislinskih bakterij. Tretji mehanizem nastanka pripada ocetnokislinskim bakterijam, ki oksidirajo etanol v ocetno kislino (Ribereau-Gayon, 2006).
pH in pKa VREDNOST – AKTIVNA oz. DEJANSKA KISLOST VINA TER KONSTANTA DISOCIACIJE
Po definiciji je pH negativni logaritem koncentracije oksonijevih ionov v električno prevodni raztopini. pH je parameter, ki je osnovan na stopnji disociacije različnih kislin v raztopini. Kisline imajo tendenco, da v vodi izgubijo proton, oziroma razpadejo na oksonijev (H3O+) ion in konjugirano bazo:
HA + H2O <-> A- + H3O+
Koncentracija oksonijevih ionov (H3O+) definira kislost kisline (HA). Močne kisline v vodi popolnoma disocirajo, šibke pa le delno in so v raztopini prisotne tako v obliki konjugirane baze, kot tudi kisline. Povedano drugače, močnejša kislina, ki je v vodi popolnoma disocirana, tvori več oksonijevih ionov, pH je nižji. Šibkejša kislina, ki je le delno disocirana, tvori manj oksonijevih ionov, pH je višji. Jakost kisline je torej merilo za njeno težnjo, da odda proton. Določimo jo iz konstante disociacije (Boyer, 2005):
Ka = [A-][H3O+]/[HA]
Ker vrednosti disociacijskih konstant zapisane v eksponentni obliki niso uporabne za vsakdanjo uporabo (HCl ima Ka = 1,75×10^-5), jih definiramo še drugače (Boyer, 2005):
pKa = – log Ka
pKa je kvantitativno merilo za jakost kisline. Običajne vrednosti pKa v biokemiji se gibljejo med 2 in 13. Disociacijske konstante (pKa) močnih kislin so blizu 1, recimo klorovodikova kislina ima neizmerljivo velik pKa (Boyer, 2005), žveplova kislina približno 1, fosforna kislina 1,96, vinska kislina 3,01, citronska 3,09, jabolčna 3,46, mlečna pa 3,81 (Ribereau-Gayon, 2006). Torej višja vrednost pomeni šibkejšo kislino, kar je ravno obratno od Ka, kjer višja vrednost pomeni močnejšo kislino. Ker imajo nekatere kisline možnost oddati več kot le en proton (poliprotične kisline), taka je denimo fosforna kislina, ki lahko odda 3 protone, imajo navedenih tudi več vrednosti pKa za vsak proton, ki ga oddajo (Boyer, 2005).
pH vina je v večini primerov med 2,8 in 4,0. Ker je večina encimov aktivna pri nevtralnem pH, je le ta znotraj celic višji kot v mediju, ki jih obdaja. Nizek pH poveča mikrobiološko in fizikalno kemično stabilnost vin. Vpliva na stabilnost soli vinske kisline (tartratov) ter na pojav železovih lomov, na primer Fe3+ v vinu tvori komplekse s citronsko kislino. Pri višjih pH-jih ti kompleksi postanejo nestabilni, nastanejo netopne soli, železovi fosfati, ali železov hidroksid (Fe(OH)3) (Ribereau-Gayon, 2006).
Vino je mešanica šibkih kislin, ki se kombinirajo in tvorijo soli v večji, ali manjši meri, glede na njihovo disociacijsko konstanto (pKa). Vsebnost soli v vinu je odvisna od več dejavnikov, kot so geografsko poreklo, sorta, vzgojna oblika, tip preše in uporabljene vinarske prakse. Glede na sestavo so mošti in vina pufri, kar pomeni, da sprememba njihove kemijske sestave le omejeno vpliva na spremembo pH vrednosti. Kot primer lahko navedemo relativno majhne spremembe pH-ja med alkoholno in mlečnokislinsko fermentacijo (Ribereau-Gayon, 2006).
pH raztopine s šibko monoprotično kislino in njeno močno bazično soljo opisuje Henderson Hasselbach-ova enačba (Ribereau-Gayon, 2006):
pH = pKa + log ([nastala sol]/[preostala kislina] = pKa + log ([A-]/[AH])
PUFRNA KAPACITETA MOŠTOV IN VIN
Kislinsko bazična pufrna kapaciteta vin je v veliki meri odgovorna za njihovo fizikalno kemično in mikrobiološko stabilnost ter za uravnoteženost okusa (Ribereau-Gayon, 2006). Pufrno kapaciteto definiramo kot množino H3O+, ali OH- ionov, ki jih moramo dodati enemu litru vzorca, da se njegov pH spremeni za eno enoto. Pove nam, kako se pH vina, ali mošta ob dodatku kisline, ali baze spremeni in jo ocenimo na podlagi vsebnosti posameznih kislin in disociacijskih konstant teh kislin, oziroma parov konjugirana kislina-konjugirana baza.
Učinkovito pufrsko območje (pH) = pKa +-1 (Boyer, 2005)
Za vinsko kislino torej velja, da je pufrski sistem učinkovit v območju pH od 2,01 do 4,01, za mlečno kislino od 2,81 do 4,81, itd. V tem razponu pH vrednosti je razmerje med kislino in njeno konjugirano bazo približno enako. Molekule delujejo tako, da nevtralizirajo dodano kislino, ali bazo, pH vrednost se le malo spremeni.
Kot praktični primer iz sveta vina podajmo trajanje vtisa svežine v ustih, ki je neposredno povezana z zasoljevanjem kislin s strani alkalnih proteinov v človeški slini. Vina z nizko pufrno kapaciteto delujejo prazno, a to hkrati ne pomeni, da imajo tudi nizko kislino. Pufrna kapaciteta se razlikuje glede na sestavo in tipe kislin, ki so v vinu prisotni (Ribereau-Gayon, 2006).
Skupna kislina in kislinska sestava moštov je odvisna od številnih dejavnikov. Na eni strani vplivajo nanjo abiotski dejavniki, kot so geografska lega, lastnosti tal, klima, vlažnost in prepustnost tal, padavinski vzorci ter temperatura, ki pomembno vpliva na razgradnjo in posledično sestavo kislin med dozorevanjem. Na drugi strani veliko vlogo pri kislinski sestavi igra človek s svojimi posegi v vinograde, s pravilnim izborom časa trgatve ter pazljivostjo pri predelavi. V proizvodnji osnov za peneča vina je pomembno ločevanje posameznih frakcij pri prešanju, saj celični sok iz osrednjega dela jagode vsebuje največ sladkorjev in vinske kisline, medtem ko je ob jagodni kožici in pečkah koncentracija teh snovi nižja (Ribereau-Gayon, 2006).
Vina, ki vsebujejo le vinsko kislino in njeno primarno kalijevo sol, lahko delujejo neharmonično. Prav tako so neharmonična vina z visoko vsebnostjo jabolčne kisline. Nasprotno je pufrna kapaciteta vina, ki vsebuje vinsko in mlečno kislino, na dolgi rok večja od vina, ki vsebuje le vinsko kislino, kjer pufrna kapaciteta sčasoma pade zaradi izločanja soli (Ribereau-Gayon, 2006).
Spremembe kislinsko bazičnih lastnosti vina zahtevajo poznavanje tako skupnih kislin, pH vrednosti in pufrne kapacitete. Slednjo izmerimo s pH metrom ob hkratnem dodajanju baze in beleženjem 4, ali 5 točk v nevtralizacijski krivulji. Enačba za pufrno kapaciteto (ß) je izpeljana iz Henderson Hasselbachove enačbe (Ribereau-Gayon, 2006):
ß = ∆B/∆pH, kjer je:
ß – pufrna kapaciteta
∆B – količina dodane močne baze
∆pH – sprememba pH vrednosti zaradi dodatka močne baze
Pri determinaciji titracijske krivulje uporabimo raztopino NaOH v razredčenem alkoholu, da ne spremenimo vsebnosti alkohola v vzorcu in posledično dielektrične konstante ter s tem stopnje disociacije kislin (Ribereau-Gayon, 2006).
SPREMEMBE PUFRNE KAPACITETE
Pufrna kapaciteta vsake posamezne kisline v alkoholni raztopini je manjša kot v vodi. Nasprotno imajo raztopine s kombinacijo dveh, ali treh kislin v alkoholu večjo pufrno kapaciteto kot v vodi. Ta fenomen je posebej izrazit ob prisotnosti citronske kisline. Kisline vplivajo druga na drugo in na alkohol ter tako kompenzirajo znižanje pufrne kapacitete vsake posamezne kisline v raztopini alkohola. V praksi zato pogosto v proizvodnji penečih vin dodajamo v ekspedicijski liker citronsko kislino. S tem povečamo trajnost vina, upočasnimo staranje in ohranimo svežino (Ribereau-Gayon, 2006).
Na pufrno kapaciteto poleg organskih snovi vplivajo še druge snovi, na primer aminokisline. V penečih vinih so vselej prisotne v koncentracijah nad 1 g/L, ali celo nad 2 g/L. Preko aminoskupine formirajo soli s karboksilnimi kislinami, preko karboksilne skupine pa se vežejo z nedisociranimi karboksilnimi skupinami organskih kislin. Imajo torej dvojno pufrno funkcijo. Hidrofobne aminokisline, kot je alanin, imajo manjši vpliv na pufrno kapaciteto, Medtem ko aminokisline z alkoholno skupino (serin, treonin) pomembno prispevajo k dvigu pufrne kapacitete vina. Tudi število alkoholnih skupin organskih kislin prispeva k povečanju pufrne kapacitete. Vinska kislina (dve OH skupini) v kombinaciji s serinom v večji meri prispeva k dvigu pufrne kapacitete kot kombinacija iste aminokisline z jabolčno kislino (le ena OH skupina). Nastajanje vodikovih vezi med organskimi kislinami iz aminokislinami torej pomembno prispeva k bolj stabilnim interakcijam med molekulami (Ribereau-Gayon, 2006).
POMEN PUFRNE KAPACITETE PRI DOKISOVANJU IN RAZKISOVANJU VIN
Dokisanje z vinsko kislino je v Evropski uniji dovoljeno v sledečih odmerkih:
- 1,5 g/l za mošt
- 2,5 g/l za vino
Ko vinu dodajamo kislino, moramo vedno upoštevati tudi pH vrednost. Žal enostavna povezava med skupno in aktualno (dejansko) kislostjo vina ne obstaja. Povečanje dejanske kislosti, torej znižanje pH vrednosti se zgodi tudi pri stabilizaciji vina na vinski kamen, znižanju skupnih kislin navkljub. Enako se zgodi pri dokisovanju z vinsko kislino, zaradi kristalizacije kalijevega hidrogentartrata. Največja težava pri dokisovanju z vinsko kislino je, da ne moremo predvideti padca pH vrednosti. Da bi vino lahko primerno dokisali, bi morali poznati prvotne koncentracije vinske kisline in kalijevega hidrogen tartrata, sposobnega kristalizacije. Prav tako bi morali poznati pufrno kapaciteto vina (Ribereau-Gayon, 2006).
Kot primer navedimo hipotetično vino iz severnega pridelovalnega območja, ki vsebuje 6 g/L jabolčne kisline. Po biološkem razkisu tako vino lahko deluje prazno, zato je potrebno dokisanje z vinsko kislino. Pri tem moramo paziti, da ne znižamo pH pod 2,9, kar nam sicer zreducira praznost, a hkrati povzroči prekomeren občutek suhosti, ali celo da vinu zelen karakter. Bela vina iz rdečega grozdja pri nizkem pH-ju lahko dobijo rdečkast odtenek (Ribereau-Gayon, 2006).
Učinek dokisanja z vinsko kislino je majhen. 100 g/hl vinske kisline poviša skupne kisline le za 0,5 g/L. Učinek je še manjši, če so prisotne velike količine kalijevega hidrogentartrata. Določene prednosti prinaša dokisovanje z mlečno kislino, ki ima višji pKa = 3,81 v primerjavi z vinsko kislino (3,01), zato poviša skupne kisline, a ima hkrati manjši vpliv na povišanje pH-ja. Poleg tega je mikrobiološko in fizikalno kemijsko stabilna (Ribereau-Gayon, 2006).
RAZKISOVANJE VIN
Aditivi, ki jih v EU lahko uporabljamo za razkisovanje vin so (Ribereau-Gayon, 2006):
- Kalijev bikarbonat (KHCO3)
- Kalcijev karbonat (CaCO3)
Z vinsko kislino tvorita netopne soli, ustrezna količina kisline se odstrani v obliki ogljikove kisline (H2CO3), ki nato razpade na CO2 in vodo.
Učinek posamezne snovi je sledeč (Ribereau-Gayon, 2006):
- 1 g/L KHCO3 zniža skupno kislino za 0,75 g/L izraženo kot vinska kislina
- 1 g/L CaCO3 zniža skupno kislino za 1,5 g/L izraženo kot vinska kislina
Pri tem niso upoštevani stranski učiniki, ki jih ima na pH in skupne kisline izločanje netopnega kalijevega hidrogentartrata in predvsem kalcijevega tartrata. Paradoksalno, po odstranitvi netopnih soli, razkisanje s CaCO3, ali KHCO3 zreducira razmerje [soli]/[kisline] in s tem poveča dejansko kislost (Ribereau-Gayon, 2006).
Kapaciteta za znižanje kisline pri CaCO3 znaša le 85 % kapacitete KHCO3, zato moramo uporabiti višjo količino CaCO3 glede na teoretične vrednosti. Kalcijev karbonat ima hitrejši vpliv na pH, saj je kristalizacija kalcijevega tartrata hitrejša v primerjavi s kalijevim hidrogentartratom, ki je v vinu bolj topna sol. Razkisovanje z obema snovema povzroča manjšo alkalnost pepela. Ker pa ti dve soli lahko reagirata le z vinsko kislino, lahko posledično pride do neravnovesja v kislinski sestavi, še posebej če biološki razkis ni bil opravljen (kalijeve in kalcijeve soli jabolčne kisline so bolj topne). Kemično znižanje jabolčne kisline je možno z uporabo kalcijevega tartromalata (sredstvo DESACID) pri pH vrednosti nad 4,5, ki izkorišča lastnost jabolčne kisline, da pri tem pH-ju nadomesti vinsko kislino v njeni kalcijevi soli. Nastane dvojna sol, kalcijev tartromalat (Ribereau-Gayon, 2006).
LITERATURA
- BOYER R. [prevajalci ABRAM V. et al.] 2005. TEMELJI BIOKEMIJE. Študentska založba, Ljubljana, 634 str.
- RIBEREAU-GAYON P., GLORIES Y., MAUJEAN A., DUBOURDIEU D. 2006. HANDBOOK OF ENOLOGY, Volume 2: The Chemistry of Wine Stabilization and Treatments, Second edition, John Wiley&Sons, Ltd, 441 str.
- ŠIKOVEC S. 1993. VINARSTVO: Od grozdja do vina, Kmečki glas, Ljubljana, 284 str.
Škoda v Goriških brdih se od lokacije do lokacije spreminja. Določeni predeli pod Plešivim so utrpeli tudi med 90 in 100% škodo. V nalivu je v kratkem času padlo precej dežja. V Vipolžah 25 mm, v Šlovrencu 23 mm, v Kojskem 19,3 mm. Po toči je potrebno nasade čim prej zaščititi s fungicidi. Kjer karenca dovoljuje, uporabimo sredstva na osnovi folpeta. Za hitrejšo regeneracijo rastline dodamo aminokisline MC CREAM v odmerku 1 L/ha, za hitrejše sušenje poškodovanega grozdja ter proti botritisu uporabimo ZEOLITE FERTENIA v odmerku 2,5 kg/ha. Slednje tretiranje ponovimo še po prehodu hladne fronte v noči iz torka na sredo 11/07/2018, ko ponovno pričakujemo večje količine padavin. V vinogradih, kjer bo trgatev zgodnejša (denimo, nasadi za penino), se izogibamo uporabi folpeta, ki lahko povzroča težave v fermentaciji. Namesto tega lahko uporabimo kalijev metabisulfit v odmerku 1,5 kg/ha, v kombinaciji z MC CREAM ter ZEOLITE FERTENIA. Namesto navedenih pripravkov se lahko uporabi tudi sredstvo SOLFICAR v odmerku 5 kg/ha v cono grozdja.
