와인의 부정적인 특성과 관련된 황 화합물 제거를 위한 표면 나노공학 기술

May 07, 2024

npj Science of Food 7권, 기사 번호: 5(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

황화수소, 메탄티올, 에탄티올과 같은 휘발성 황 화합물(VSC)은 와인의 '환원성' 향과 관련이 있으며 전체 와인 결함의 약 30%를 차지합니다. 이러한 화합물은 와인 향과 인지된 품질, 그리고 그에 따른 소비자 선호도에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 이 커뮤니케이션에서 우리는 고정된 금 나노입자를 포함하는 나노공학 표면을 기반으로 VSC 화합물을 제거하는 방법을 보고합니다.

휘발성 황 화합물(VSC)은 와인 생산의 인지된 품질과 생존 가능성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 일부 VSC는 과일 향에 긍정적인 영향을 미치는 반면, 다른 VSC는 바람직하지 않은 '환원' 향(예: 썩은 계란, 양배추, 탄 고무, 부패, 유황)과 관련이 있습니다. 완성된 와인의 이러한 특성은 와인 제조 결함으로 간주되며 상업용 와인에서 발견되는 모든 결함의 최대 30%1를 차지합니다. '환원' 향의 예방 및 관리는 와인 생산자에게 매우 중요합니다. 특히 '환원' 결함이 와인 생산자의 특정 부문에만 국한되지 않고 레드 와인과 화이트 와인, 대규모 및 소규모 와인 모두에 부정적인 영향을 미친다는 점을 고려하면 더욱 그렇습니다. 생산자. '환원성' 향을 관리하는 주요 방법은 구리 청징입니다. 와인의 잔류 구리에 대한 법적 한도는 건강 문제와 와인의 관능 특성에 대한 구리의 부정적인 영향으로 인해 미국과 유럽 연합에서 1.0mg/L입니다. 구리 청징은 산화 증가, 이산화황 손실, 바람직한 과일 향, 감귤류 및 열대 향 제거와 관련될 수 있으며 심지어 병입 후 바람직하지 않은 VSC 형성을 촉진할 수도 있는 것으로 알려져 있습니다3,4. 따라서 구리 정제에 대한 지속 가능하고 무독성인 대안을 채택하면 환경적으로나 경제적으로 유익한 영향을 미칠 가능성이 있습니다.

여기에서는 화학적 및 구조적 표면 변형을 결합하여 와인에서 주요 VSC 화합물을 제거하는 새롭고 손쉬운 방법을 제시합니다. 이 기술은 표면에 얇은 플라즈마 폴리머 코팅을 적용한 다음 해당 표면에 금 나노입자를 고정시키는 것을 기반으로 합니다. 우리는 금 나노입자를 사용하면 설프하이드릴이 금 표면에 강하게 결합하는 것으로 알려져 있기 때문에 금-황 결합을 생성하여 와인에서 VSC를 제거할 수 있다고 가정합니다. 우리의 접근 방식은 그림 1에 나와 있습니다. 우리는 금 나노 입자가 제어된 방식으로 쉽게 합성될 수 있고 이 연구에서 사용된 크기 범위에서 화학적으로 안정하기 때문에 금 나노 입자를 선택했습니다5. 보충 그림. 그림 1과 2는 나노공학 표면의 물리화학적 특성과 SEM 검사를 보여줍니다. 우리 접근 방식의 주요 이점은 쉽게 배치하고 검색할 수 있는 처리 플랫폼으로, 이를 원스텝 프로세스로 만든다는 것입니다(표면이 와인에 직접 추가되고 일정 기간이 지나면 제거됨). 필요한 경우 이 과정을 반복할 수 있습니다. 대조적으로, 구리 청징은 다단계 공정입니다. 구리 이온은 황 함유 화합물과 결합하여 불용성 황화구리를 형성하며, 이는 냉간 침전 또는 여과를 통해 제거됩니다. 최근 연구에서는 구리 정제 공정과 관련된 어려움과 최대 50%의 구리가 처리 후 와인에 남아 있다는 점을 강조했습니다6.

a 맞춤형 플라즈마 반응기에서 표면을 플라즈마 중합 알릴아민(AA) 또는 2-메틸-2-옥사졸린(POx)의 얇은 층으로 코팅했습니다. b 금 나노입자는 사염화금산수소(HAuCl4)를 구연산삼나트륨으로 환원하여 합성되었습니다. c 플라즈마 중합 알릴아민과 2-메틸-2-옥사졸린 코팅 표면을 AuNP 용액에 24시간 동안 담갔습니다. d 와인에 표면을 첨가한 후 3, 6, 24시간 후에 제거하고, 처리 전후에 와인의 H2S, EtSH 및 MeSH 농도를 측정했습니다.