CC BY
68
УДК 663.5
Эффективность применения ферментных препаратов для обработки плодово-ягодного сырья при приготовлении полуфабрикатов для ликероводочных изделий
И.М. Абрамова, д-р тех. наук; С.С. Морозова, канд. хим. наук;
H.Е. Головачева, канд. тех. наук; Л.П. Галлямова; Н.А. Шубина
ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, Москва
Реферат
Для приготовления ликероводочных изделий широко применяют натуральные плодово-ягодные соки и морсы. Традиционные технологии, применяемые в ликероводочной промышленности для производства спиртованных соков и морсов, являются длительными и энергоемкими. В последнее время широкое распространение при переработке плодов и ягод получило использование ферментных препаратов. В результате ферментативного гидролиза пектиновых веществ и клеточных стенок плодов и ягод высвобождаются фе-нольные вещества, красящие вещества, органические кислоты и как следствие увеличивается содержания экстрактивных веществ. Целью работы является подбор композиций ферментных препаратов (ФП) для эффективной обработки мезги клюквы и брусники. В результате проведенных исследований установлено, что обработка мезги клюквы препаратом пектолитического действия «Фрук-тоцим П6-Л» и гемицеллюлазы «Брюзайм BGX» способствовала увеличению выхода сока-самотека, общего выхода сока, снижению динамической вязкости, а также увеличению содержания экстрактивных веществ, общих фенольных веществ и интенсивности окраски соков по сравнению с контролем. Увеличение содержания растворимых веществ на 10,0-12,0% отмечалось в опытных вариантах ги-дролизатов клюквы, где применялась максимальная дозировка ФП пектолитического действия «Фруктоцим П6-Л» и гемицеллюлазы «Брюзайм BGX». Для быстрозамороженной брусники применение ФП «Брюзайм BGX» было менее эффективно. Ферментативный гидролиз свежих ягодкпюквы и быстрозамороженной брусники позволяет улучшить дренажные свойства мезги,увеличить выход сока-самотека и общий выход сока с более высоким содержанием экстрактивных веществ. На основании проведенных исследований были подобраны наиболее эффективные композиции и дозировки ФП для переработки свежих ягод клюквы и быстрозамороженной брусники с целью получения спиртованных соков и морсов с более высокими физико-химическими и органолептическими показателями.
Ключевые слова
гемицеллюлаза; интенсивность окраски; красящие вещества; ликероводочные изделия; мутность; общие фенольные вещества; оптическая плотность; пектиназа; ферментализаты; ферментные препараты
Цитирование
Абрамова И.М., Морозова С.С., Головачева Н.Е., Галлямова Л.П., Шубина Н.А. (2018) Эффективность применения ферментных препаратов для обработки плодово-ягодного сырья при приготовлении полуфабрикатов для ликероводочных изделий // Пищевая промышленность. 2018. № 11.С. 86-90.
The effectiveness of enzyme preparations
for the processing of fruit and berry raw materials in the preparation of semi-finished products for alcoholic beverages
I.M. Abramova, Doctor of Technical Sciences; S. S. Morozova, Candidate of Chemical Sciences; N.E. Golovacheva, Candidate of technical Sciences; L.P. Gallyamova; N.A. Shubina
Russian Research Institute of Food Biotechnology, a Branch of the Federal Research Center of Food, Biotechnology and Food Safety Abstracts
For the preparation of alcoholic beverages, natural fruit and berry juices and fruit drinks are widely used. Traditional technologies used in the alcoholic beverage industry for the production of alcoholic beverages and fruit drinks, are long and energy-intensive. Recently, the widespread use of enzyme preparations in the processing of fruits and berries. As a result of enzymatic hydrolysis of pectin substances and cell walls of fruits and berries released phenolic substances, dyes, organic acids, and as a consequence, an increase in the content of extractives. The purpose of the work is to select compositions of enzyme preparations (FP) for effective processing of the pulp of cranberries and cowberries. In result of the conducted researches it is established that processing the pulp of cranberry with the preparation of pectolitic action Fraction П6Л and hemicellulase Brusin BGX contributed to the increase in juice yield-drift, the total juice yield, lower dynamic viscosity and increase in the content of extractive substances, total phenolic compounds and color intensity of juice compared to control. An increase in the soluble content by 10.012.0% was noted in the experimental variants of cranberry hydrolysates, where the maximum dose of PT of the pectolytic action of Fructocyme P6Land hemicellulases Bruzheim BGX wasapplied. Quick-frozen cowberryforthe use of FP Brusin BGXwas lesseffective. Enzymatic hydrolysis of fresh berries of cranberries and quick-frozen cowberry allows to improve the drainage properties of the pulp, to increase the yield of the juice and the overall yield of juice with a higher content of extractives. Based on the studies, the most effective compositions and doses of FP were selected for the processing of fresh berries of cranberries and quick-frozen cowberries in order to obtain alcoholized juices and fruit drinks with higher physico-chemical and organoleptic parameters.
Key words
alcoholic beverages, enzyme preparations, fermentalizates, pectinase, hemicellulase, optical density, turbidity, color intensity, general phenolic substances, colorants
Citation
Abramova I.M., Morozova S.S., Golovacheva N.E., Gallyamova L.P., Shubina N.A. (2018) The effectiveness of enzyme preparations for the processing of fruit and berry raw materials in the preparation of semi-finished products for alcoholic beverages // Food processing industry = Pishhevaja promyshlennost". 2018. № 11. P. 86-90.
Для приготовления ликероводоч-ных изделий, в состав которых входят спиртованные соки и морсы, часто используют натуральное плодово-ягодное сырье. Традиционные технологии, применяемые в ликероводоч-ной промышленности для производства спиртованных соков и морсов, длительны и энергоемки. При этом технологические процессы не обеспечивают рационального использования сырья вследствие не полного извлечения экстрактивных веществ из перерабатываемых плодов и ягод.
В последнее время широкое распространение при переработке плодов и ягод получили ферментные препараты, используемые для гидролиза пектиновых веществ, нейтральных полисахаридов, белков, целлюлозы, гемицеллюлозы и других высокомолекулярных соединений. Применение ферментных препаратов способствует разрушению растительных клеток сырья и более полному извлечению фенольных веществ и витаминов.
Ферментативный способ обработки сырья имеет ряд преимуществ перед другими способами, так как продукты ферментативного расщепления находятся в полуфабрикатах и напитках, обогащают их состав и дают возможность получить полуфабрикаты высокого качества.
Способность к сокоотдаче во многом зависит от количественного содержания и строения пектиновых веществ, затрудняющих выделение сока и снижающих его выход.
В плодах и ягодах присутствует нерастворимый пектин (протопектин) и растворимый пектин. Основное влияние на отдачу сока оказывает растворимый пектин, который обладает влагоудерживающей способностью и повышает вязкость сока, препятствуя его извлечению. Поэтому при обработке мезги необходимо разрушить растворимый пектин [1]. Для разрушения пектиновых веществ используют пектолитические ферментные препараты. Известны зарубежные ферментные препараты «Ра-пидаза Пресс», «Рапидаза С 80 тах» (Бельгия), «Тренолин» и «Фруктоцим
Пб-Л», «Фруктоцим колор» (Германия) и др., которые могут быть использованы как для обработки сырья, так и для осветления соков.
Деполимеризованный пектин утрачивает способность связывать воду, и вязкость сока снижается. Протопектин должен быть гидролизован только частично, так, чтобы отделить одну клетку от другой. Глубокого расщепления протопектина нельзя допускать, так как при этом высвободится растворимый пектин, и вязкость сока снова повысится.
Обработка мезги ферментными препаратами не только повышает выход сока, но и улучшает его качество, так как при разрушении структуры клеточной ткани высвобождаются и переходят в сок все растворимые вещества, в том числе красящие и ароматические [2].
Одними из структурообразующих элементов плодовой ткани наряду с протопектином являются целлюлоза, гемицеллюлоза, крахмал и другие высокомолекулярные веществ, и учитывая этот факт, целесообразно с пектолитическими ферментами внесение ферментов различной направленности действия [3_7].
Цель работы - исследование эффективности композиций ферментных препаратов для обработки свежих ягод клюквы и быстрозамороженной брусники перед процессом настаивания, так как эти виды сырья наиболее часто встречаются при производстве ликероводочных изделий.
Ферментативную обработку мезги из ягод клюквы и брусники проводили в течение двух часов при температуре 25 С. Физико-химические показатели ферментализатов определяли по методам, принятым в ликерово-дочной промышленности [8]. Общие фенольные вещества (ОФВ) определяли методом Фолина-Чокольтеу и красящие вещества - методом, принятом в винодельческой промышленности [9].
В качестве ферментных препаратов применяли «Фруктоцим Пб-Л» (фирмы «Doehler GmbH») и «Брюзайм BGX» (ООО «РУСФЕРМЕНТ»),
«Фруктоцим Пб-Л» представляет собой жидкий высоконцентрирован-ный пектолитический ферментный препарат для быстрого и полного разрушения пектина во фруктовой мезге. Благодаря точно сбалансированному сочетанию основных пектиназных активностей (пектинэстеразы, пек-тинлиазы, эндо-полигалактуроназы) и широкого спектра побочных полезных активностей «Фруктоцим Пб-Л» осуществляет оптимальное разжижение мезги из ягод и косточковых фруктов, что приводит к резкому падению вязкости мезги и обуславливает высокий выход сока и его ценных компонентов.
«Брюзайм ВСХ» - грибная геми-целлюлаза. Препарат содержит высокий уровень ксиланазы, необходимой для разрушения арабинокси-ланов, дополнительную активность Р-глюканазы, необходимой для разрушения глюканов, и целлюлазы. «Брюзайм ВбХ» способен комплексно или частично разрушать растворимые и нерастворимые целлюлозы и гемицеллюлозы.
Основные активности препарата: Ксиланазная 4200 + 5% ед. КС/см3
Р-Глюканазная 530 + 5% ед.
в - ГкС/см3 Целлюлазная 2100 ед. ± 5% КМЦ/см3
Составленные композиции ферментных препаратов представлены в табл. 1.
Для оценки действия ферментных препаратов проводили пробу на пектин [10]: к 5см3 сока добавляли 5см3 спирта этилового ректификованного, оставляли на 15 мин. и оценивали внешний вид пробирок в проходящем свете. Образцы с ферментативной обработкой оставались прозрачными, в контроле (без добавления ферментных препаратов) образовался желеобразный сгусток пектина, который не растворялся при встряхивании. Полученные данные свидетельствуют о деструкции пектина в опытных вариантах вследствие пектолитического действия «Фруктоцима Пб-Л».
Выход сока и физико-химические показатели ферментализатов клюк-
Таблица 1 Композиции ферментных препаратов для обработки ягод клюквы свежей и быстрозамороженной брусники
№ Ферментные препараты, см3/1000 кг мезги
опыта Брюзайм вех Фруктоцим Пб-Л
1 50 100
2 50 200
3 150 100
4 150 200
5 - 200
6 (контроль) - -
Таблица 2
Физико-химические показатели клюквы свежей при разных композициях ферментных препаратов
№ опыта Динамическая вязкость мПа-с Экстракт, % Оптическая плотность при длине волны, нм Интенсивность окраски Общие фенольные вещества мг/см3 Красящие вещества мг/см3 рн
420 520
1 4,20 7,8 0,680 1,777 2,457 1730 222,22 2,73
2 4,15 7,9 0,679 1,762 2,441 1750 222,86 2,72
3 4,19 7,7 0,695 1,797 2,491 1720 221,17 2,73
4 4,10 8,0 0,683 1,777 2,460 1770 221,06 2,72
5 4,16 7,7 0,639 1,702 2,341 1730 220,48 2,72
6 9,15 7,0 0,602 1,620 2,210 1560 223,39 2,75
Таблица 3
Физико-химические показатели ферментализатов брусники быстрозамороженной при разных композициях ферментных препаратов
№ опыта Динамическая вязкость мПа-с Экстракт, % Оптическая плотность при длине волны, нм Интенсивность окраски Общие фенольные вещества мг/см3 Красящие вещества мг/см3 рн
Р420 Р520
1 4,34 10,6 0,746 1,782 2,527 3110 221,17 2,89
2 4,07 10,7 0,716 1,734 2,449 2937 218,31 2,87
3 4,05 10,6 0,695 1,710 2,404 2940 217,26 2,87
4 4,30 10,7 0,769 1,824 2,593 3370 223,17 2,88
5 4,20 10,5 0,770 1,810 2,580 3350 221,80 2,88
6 4,47 10,0 0,760 1,810 2,570 2930 219,27 2,92
вы свежей при разных композициях ферментных препаратов приведены в табл. 2 и на рис. 1 и 2.
Из представленных на рис. 1 и в табл. 2 данных можно сделать заключение об эффективности применения ферментных препаратов для улучшения реологических характеристик клюквенного сока: увеличение объема сока-самотека в 5 раз и общего объема сока на 40%, снижение динамической вязкости в 2 раза по сравнению с контролем, увеличение интенсивности окраски.
Физико-химические и органолеп-тические показатели в опытных вариантах выше, т.к. в результате ферментативного гидролиза пектиновых веществ и клеточных стенок плодов и ягод высвобождаются фенольные и красящие вещества, органические кислоты и, как следствие, увеличивается содержание экстрактивных веществ.
Максимальные показатели выхода сока, экстрактивных веществ, интенсивности окраски отмечены в вариантах 2 и 4, где дозировка «Фруктоцима Пб-Л» составила 200см3/1000кг мезги.
Увеличение экстрактивных веществ, ОФП и интенсивности окраски в клюквенном соке свидетельствует об эффективности применения ферментного препарата «Брюзайм ВбХ» для гидролиза клетчатки клюквы при его максимальном количестве (150см3/1000кг).
Физико-химические показатели ферментализатов брусники быстрозамороженной, при разных композициях ферментных препаратов приведены в табл. 3 и на рис. 2.
Действие ферментных препаратов по отношению к быстрозамороженной бруснике было менее эффективно с точки зрения повышения физико-химических и органолепти-ческих показателей.
Проба на пектин в контроле показала гидролитическое действие собственных ферментов брусники,
раствор был слегка мутный, без образования сгустков пектина, опытные варианты были прозрачны, что свидетельствует о полном гидролизе пектиновых веществ.
Из данных табл. 3 следует, что обработка сырья ферментными препаратами с дозировками на 1000 кг мезги: «Фруктоцима Пб-Л» - 200см3 и «Брюзайма ВбХ» -150 см3 (опыт №4) привела к увеличению выхода общих фенольных веществ на 15% по сравнению с контрольным вари-
антом, что вероятно связано с гидролизом пектиновых веществ срединной пластины клеточной стенки, которые в свою очередь затрудняют экстракцию красящих веществ.
Реологические показатели в опытных вариантах были выше, чем в контроле, объем сока самотека по сравнению с контролем был в 7—10 раз выше, общий объем сока увеличился в 1,5 раза (рис. 2).
На рис. 3 приведены показатели мутности соков до и после об-
о
12 3 4 5 6
Номер опыта
Рис. 1. Влияние композиций ферментных препаратов на выход сока клюквы свежей: 1 ~ объем сока-самотека; 2 -общий объем сока
12 3 4 5 6
Номер опыта
Рис. 2. Влияние композиций ферментных препаратов на выход сока брусники быстрозамороженной: 1 - объем сока-самотека; 2 -общий объем сока
М
35
Номер опыта
Рис. 3. Влияние композиций ферментных препаратов на мутность соков: 1 - клюквенный сок; 2 - брусничный сок
работки ферментными препаратами.
Снижение мутности клюквенного сока в б раз отмечено при обработке мезги ферментным препаратом «Фруктоцим Пб-Л» в количестве 200см3/1000кг (опыт 5), брусничного сока в 4,2 раза - для композиции ферментных препаратов «Фруктоцим Пб-Л» -200см3/1000кг, «Брюзайм ВСХ» - 150см3/1000кг (опыт 4).
Выводы
1. Проведенные исследования показали эффективность использования ферментных препаратов «Фруктоцим Пб-Л», в большей степени и «Брюзайм ВСХ» для обработки свежей клюквы и быстрозамороженной брусники при приготовлении полуфабрикатов для ликероводочных изделий.
2. Увеличение содержания растворимых веществ на 7,0-8,5% отмечалось в опытных вариантах для клюквы, где применялась максимальная дозировка гемицеллюлазы «Брюзайм ВСХ». Для быстрозамороженной брусники применение ферментного препарата «Брюзайм ВбХ» было малоэффективно.
3. Полуфабрикаты, полученные с целенаправленно подобранными ферментными препаратами для деструкции сырья, имеют более высокие физико-химические и органолептические показатели и можно предположить, что напитки, приготовленные с использованием их, будут более стабильны при хранении.
4. Применение ферментных препаратов способствует снижению мут-
ности исследованных соков, что позволит увеличить прозрачность изделий, приготовленных на их основе, сохранить стабильность готовой продукции в процессе хранения.
Исследования проведены за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы Фундаментальных научных исследований государственных академий наук (тема №0529-2014-0112).
ЛИТЕРАТУРА
1. Бурачевский, И.И. Технология лике-роводочного производства/И.И. Бурачевский [и др.]. - М.: Пищепромиздат,
2011. - 192-194 с.
2. Курбатова, Е.И. Разработка биотехнологического процесса получения полуфабрикатов ликероводочных изделий на основе ферментативной обработки плодово-ягодного сырья/Е.И. Курбатова. - Автореферат на соискание уч. ст. к. т.н., М., 2005.
3. Иванова, Л.А. Пищевая биотехнология/Л.А. Иванова, Л.И. Войно, И.С. Иванова. - Переработка растительного сырья. - М.: Колос, 2008. -472 с.
4. Цапалова, И.Э. Экспертиза дикорастущих плодов и ягод и травянистых растений. Качество и безопасность/И.Э. Цапалова. -М.: Инфо-М, 2018. - 463 с.
5. Римарева, Л.В. Подбор оптимального комплекса ферментов для повышения эффективности использования плодово-ягодного сырья в ликероводоч-ной промышленности/Л.В. Римарева, Е.И. Курбатова. - VI Международный форум «Биотехнология и современность». - Санкт-Петербург, 2005. -20 с.
6. Овсянникова, Е.А. Исследование процесса экстрагирования ягод Сибири с использованием биокаталитических методов/Е.А. Овсянникова // Техника и технология пищевых производств. -
2012. - №4. - С. 110-114.
7. Алексеенко, Е.В. Биокаталитические методы обработки плодово-ягодного сырья/Е.В. Алексеенко // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2008. -№5. - С. 662-665.
8. Полыгалина, Г.В. Технохимический контроль спиртового и ликероводочно-го производства/Г.В. Полыгалина. - М.: Колос, 1999. - 334 с.
9. Под редакцией Гержиковой В.Г. Методы технохимического контроля в виноделии. - 2-ое изд., Симферополь, Таврида, 2009 г., - 304 с.
10. Самсонова, А. Н. Фруктовые и овощные соки. Техника и технология/А.Н. Самсонова, В.Б. Ушева. - М.: Агропромиздат, 1990. - 82 с.
REFERENCES
1. Burachevskij, I.I. Tehnologija likero-vodochnogo proizvodstva/I.I. Burachevskij [i dr.]. - M.: Pishhepromizdat, 2011. -192-194 c.
2. Kurbatova, E.I. Razrabotka biotehno-logicheskogo processa poluchenija polufab-rikatov likerovodochnyh izdelij na osnove fermentativnoj obrabotki plodovo-jagodno-go syr'ja/E.I. Kurbatova. - Avtoreferat na soiskanie uch. st. k. t. п., M., 2005.
3. Ivanova, L.A. Pishhevaja bioteh-nologija/L. A. Ivanova, L.I. Vojno,
I.S. Ivanova. - Pererabotka rastitel'nogo syr'ja. - M.: Kolos, 2008. -472 c.
4. Capalova, I.Je. Jekspertiza diko-rastushhih plodov i jagod i travjan-istyh rastenij. Kachestvo i bezopas-nost'/I.Je. Capalova. -M.: Info-M, 2018. -463 c.
5. Rimareva, L.V. Podbor optimal'nogo kompleksa fermentov dlja povyshenija jef-fektivnosti ispol'zovanija plodovo-jagod-nogo syrja v likerovodochnoj promyshlen-nosti/L.V. Rimareva, E.I. Kurbatova. - VI Mezhdunarodnyj forum «Biotehnologija i sovremennost'». - Sankt-Peterburg, 2005. -20 c.
6. Ovsjannikova, E.A. Issledovanie processa jekstragirovanija jagod Sibiris ispol'zovaniem biokataliticheskih met-odov/E.A. Ovsjannikova // Tehnika i teh-
nologija pishhevyh proizvodstv. - 2012. -№4. - C. 110-114.
7. Alekseenko, E.V. Biokataliticheskie metody obrabotkiplodovo-jagodnogo syrja/E.V. Alekseenko // Hranenie i pererabotka sel'hozsyrja. - 2008. - №5. - C. 662665.
8. Polygalina, G.V. Tehnohimicheskij kontrol' spirtovogo i likerovodochnogo proizvodstva/G.V. Polygalina. - M.: Kolos, 1999. - 334 c.
9. Pod redakciej Gerzhikovoj V.G. Metody tehnohimicheskogo kontrolja v vinodelii. - 2-oe izd., Simferopol', Tavrida, 2009 g., - 304 c.
10. Samsonova, A.N. Fruktovye i ovoshhnye soki. Tehnika i tehnologi-ja/A.N. Samsonova, V.B. Usheva. - M.: Agropromizdat, 1990. - 82 c.
Авторы
Абрамова Ирина Михайловна, д-р техн. наук, Морозова Светлана Семеновна, канд. хим. наук, Головачева Наталья Евгеньевна, канд. техн. наук, Галлямова Любовь Павловна, Шубина Наталья Александровна
Всероссийский научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, 111033, Москва, ул. Самокатная, д. 4 Б, 4953624495@mail.ru
Authors
Abramova Irina Mihajiovna, Doctor of Technical Sciences, Morozova Svetlana Semenovna, Candidate of Chemical Sciences, Golovacheva Natal'ya Evgen'evna, Candidate of technical Sciences, Gallyamova Lubov Pavlovna Shubina Natalia Aleksandrovna,
Russian Research Institute of Food Biotechnology is a Branch of the Federal Research Center of Food, Biotechnology and Food Safety, 4 B, Samokatnaya str., Moscow, 111033, 4953624495@mail. ru
Кафедра Минсельхоза России будет создана на базе МГИМО
Глава Минсельхоза РФ Дмитрий Патрушев принял участие в заседании Ученого совета Московского государственного института международных отношений (МГИМО), где рассказал о перспективах взаимодействия ведомства и вуза в части подготовки кадров для продвижения отечественной аграрной продукции на внешние рынки.
Как отметил глава Минсельхоза России, выполнить задачу по значительному увеличению экспорта продукции АПК к 2024 г. невозможно без создания специализированной национальной системы поддержки отрасли. Важным элементом этой системы станет расширение сети атташе по АПК - представителей аграрного ведомства на основных экспортных рынках мира.
Уже в 2019 г. в МГИМО начнет работать кафедра Минсельхоза России «Международные аграр-
ные рынки и внешнеэкономическая деятельность в агропромышленном комплексе». Ее выпускники получат комплекс необходимых знаний для того, чтобы продвигать отечественную сельхозпродукцию за рубежом, работая как в органах государственной власти, так и в бизнесе.
«Опыт крупнейших стран-экспортеров показывает, что деятельность атташе по АПК позволяет сократить временные и финансовые издержки сельхозпроизводителей для выхода на новые рынки, оперативно формировать предложения по поставкам сельхозпродукции с определенными конкурентными преимуществами, постоянно расширять номенклатуру экспортируемых товаров», - заявил Дмитрий Патрушев.
Участие МГИМО и аграрных вузов в решении задачи профессиональ-
ной подготовки кадров позволит выпускать высококвалифицированных специалистов, владеющих редкими иностранными языками, обладающих специальными знаниями в сельскохозяйственной сфере, а также использующих инструментарии бизнес-моделирования. Министр выразил уверенность в том, что взаимодействие Минсельхоза России и МГИМО в этом направлении будет способствовать реализации внешнеполитических и экономических интересов России.
«МГИМО всегда готовил кадры для внешнеэкономической сферы. Мы идем за потребностями рынка и российского государства и понимаем необходимость квалифицированных кадров для продвижения российских сельхозпроизводителей на мировых аграрных рынках», ~ сообщил ректор МГИМО Анатолий Торкунов.
