Научная статья на тему 'Исследование физиологических свойств дрожжей, выделенных из перги'

Исследование физиологических свойств дрожжей, выделенных из перги Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
469
72
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Пиво и напитки
ВАК
Ключевые слова
ДРОЖЖИ / КЛАССИФИКАЦИЯ / СЛАБОАЛКОГОЛЬНЫЕ НАПИТКИ

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Васильева И.В., Еремина И.А., Помозова В.А.

Изучены физиологические свойства дрожжей, выделенных из продукта пчеловодства — перги, на основании чего они относены к виду Zygosaccharomyces bailii и Zygosaccharomyces florentinus. Показана высокая осмофильность дрожжей и устойчивость к спирту, благодаря чему они способны сбраживать среды с высокой концентрацией сахаров. Показана возможность использования выделенных из перги дрожжей в производстве медового кваса из высокоплотного сусла. Дрожжи, выделенные из перги, сбраживали медовое сусло с большей скоростью, чем хлебопекарные дрожжи, лучше осаждались при охлаждении.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The Study of Physiological Characteristics of Yeast Isolated from Pollen

Studied the physiological properties of yeast selected their product bee — pollen, on the basis of which they belong to the species Zygosaccharomyces bailii and Zygosaccharomyces florentinus. Demonstrated high osmophilic yeast and alcohol resistance, whereby they are capable of fermenting a medium with a high concentration of sugars. The possibility of using pollen extracted from yeast in the production of highhoney kvass wort. Yeasts isolated from pollen, honey fermented wort with greater speed than baker's yeast, preferably precipitated upon cooling.

Текст научной работы на тему «Исследование физиологических свойств дрожжей, выделенных из перги»

ИННОВАЦИОННЫЕ ПРОДУКТЫ

УДК 663.13

Исследование физиологических свойств дрожжей, выделенных из перги

И. В. Васильева,

аспирант; И. А. Еремина,

канд. техн. наук, доцент; В. А. Помозова,

д-р техн. наук, профессор Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

Ключевые слова:

дрожжи; классификация; слабоалкогольные напитки. Keywords: yeast; classification; low-alcohol beverages.

Реферат

Изучены физиологические свойства дрожжей, выделенных из продукта пчеловодства — перги, на основании чего они относены к виду Zygosac-charomyces bailii и Zygosaccharomyces forentinus. Показана высокая осмофильность дрожжей и устойчивость к спирту, благодаря чему они способны сбраживать среды с высокой концентрацией сахаров. Показана возможность использования выделенных из перги дрожжей в производстве медового кваса из высокоплотного сусла. Дрожжи, выделенные из перги, сбраживали медовое сусло с большей скоростью, чем хлебопекарные дрожжи, лучше осаждались при охлаждении.

Abstracts

Studied the physiological properties of yeast selected their product bee — pollen, on the basis of which they belong to the species Zygosaccharomyces bailii and Zygosaccharomyces florentinus. Demonstrated high osmophilic yeast and alcohol resistance, whereby they are capable of fermenting a medium with a high concentration of sugars. The possibility of using pollen extracted from yeast in the production of high-honey kvass wort. Yeasts isolated from pollen, honey fermented wort with greater speed than baker's yeast, preferably precipitated upon cooling.

В последние годы в питании населения России все большее значение приобретают соки, сокосодержащие напитки, морсы, квасы, слабоалкогольные напитки. Значительно расширился ассортимент напитков функционального назначения, к которым можно отнести напитки, приготовленные с использованием мёда и других продуктов пчеловодства. Тем не менее, несмотря на обилие и разнообразие напитков, выпускаемых в промышленных масштабах, слабоалкогольные медовые напитки на потребительском рынке России в настоящее время встречаются довольно редко. Это связано с тем, что для сбраживания медового сусла применяются дрожжи, не приспособленные к жизнедеятельности в средах специфического состава, с большим содержанием легкоусвояемых углеводов, при различных значениях концентрации сухих веществ.

Цель данной работы — изучение свойств дрожжей, выделенных из продуктов пчеловодства, для оценки возможности использования их в производстве напитков брожения.

Объекты исследования — образцы перги, отобранные в частных пчеловодческих хозяйствах Кемеровской области и Алтайского края, и дрожжи, выделенные из них.

Микроскопические исследования проводили общепринятыми методами микробиологического анализа с использованием специальных сред [1].

Анализ физико-химических показателей сусла, напитков проводили

методами, принятыми в пивобезал-когольной промышленности [2].

Перга — продукт, приготовляемый пчелами из цветочной пыльцы и мёда с добавлением секретов своих желез. Ценность перги заключается в том, что в ней содержатся все незаменимые аминокислоты, необходимые и для организма позвоночных. Благодаря высокому содержанию белков, витаминов и микроэлементов она находит применение в пчеловодстве в качестве подкормки пчел в ранневесенний период, в пищевой промышленности, перспективно ее применение в косметике и медицине [3, 4].

Перга — хорошая питательная среда для отдельных групп микроорганизмов, в частности дрожжей. Не зря издавна на Руси при приготовлении медовухи для интенсификации процесса спиртового брожения использовали пергу [5].

Для выделения дрожжей из перги готовили медовое сусло с концентрацией сухих веществ 15 и 25%.

Далее проводили культивирование при температуре 32±1 °С в течение 7 сут. По окончании этого периода делали посев различных разведений сусла в чашки Петри на сусло-агар и среду Сабуро для получения чистых культур дрожжей. Для получения изолированных колоний проводили пересев в чашки Петри на те же питательные среды методом истощающего штриха.

Затем сделали пересев в пробирки со скошенной плотной средой (среда Сабуро) и после культивирования этих посевов получали чистые культуры данных микроорганизмов.

48 ПИВО и НАПИТКИ 3 • 2013

По результатам исследований были выделены семь вариантов дрожжей. Дрожжи варианта 1 мелкие и имеют овальную форму; варианта 2 — средней величины, форма круглая; вариантов 3 и 4 — средней величины, овальной и круглой формы; варианта 5 — крупные продолговатой и круглой формы; вариантов 6 и 7 — крупные круглой формы. Известно, что малые размеры дрожжевых клеток указывают на их принадлежность к диким дрожжам, которые, как правило, плохо сбраживают сахара и получают энергию в результате полного их окисления.

Полученные культуры дрожжей далее исследовали с точки зрения возможности получения напитков брожения на основе мёда.

В результате проведенных исследований были выбраны колонии дрожжей, представляющих интерес в плане производства медовых напитков.

Морфологические свойства полученных чистых культур дрожжей изучали в препаратах типа «раздавленная капля». Размеры клеток дрожжей измеряли с помощью винтового окулярного микрометра МОВ-1-15Х.

Для определения систематической принадлежности дрожжей, выделенных из перги, пользовались систематикой дрожжей В. И. Кудряв-

цева и рекомендациями И. П. Бабье-вой [6].

Одно из важных свойств для определения систематической принадлежности дрожжей — осмофиль-ность. Среда для выращивания осмо-фильных дрожжей имела следующий состав (г/дм3): глюкозный сироп — 1000 (50%-ный раствор); пептон — 5; агар — 20.

Среду разливали по пробиркам и готовили скошенный агар. Далее пробирки закрывали ватно-марлевыми пробками и проводили культивирование при температуре 32±1 °С в течение трех, шести, девяти и 12 сут. Осмофильность определяли по способности дрожжей расти на среде данного состава за определенное количество суток. Результаты определения осмофильности дрожжей приведены в табл. 1.

Дрожжи вариантов 1, 2, 3 и 6 обладали наилучшей осмофильностью. Уже через трое суток был заметен хороший рост данных вариантов дрожжей. Дрожжи вариантов 4, 5 и 7 также способны расти на среде с высокой концентрацией сахара, но хороший рост заметен лишь на девятые сутки.

Способность дрожжей окислять и сбраживать различные сахара — один из основных признаков для их идентификации и дифференциации.

Таблица 1

Время, Вариант

сут 1 2 3 4 5 6 7

3 + + + ± ± + ±

6 + + + ± ± + ±

9 + + + + + + +

12 + + + + + + +

Примечание: «+» — хороший рост дрожжей; «±» — дрожжи растут, но очень слабо.

Таблица 2

Сахар Вариант

1 2 3 4 5 6 7

Лактоза ------ -

Галактоза ------ -

Мальтоза - - + + + + +

Глюкоза Арабиноза Рамноза + + + + + + +

- - - - + + +

Фруктоза + + + + + + +

Раффиноза - - + + + + +

Сахароза - - - + + + +

Примечание: «+» — дрожжи сбраживают сахара; рода их не сбраживают; «-» — дрожжи на исследуемых источниках угле-

Способность дрожжей вызывать брожение углеводов определяли на дрожжевой воде с 2% исследуемого сахара. Дрожжевую воду готовили следующим образом: автокла-вировали при 121 °С в течение 15 мин суспензию прессованных дрожжей (200 г на 1 дм3 водопроводной воды) с небольшим количеством яичного белка. После стерилизации еще горячую воду дважды фильтровали через бумажный фильтр.

При изучении брожения в пробирки вначале вносили поплавок, затем 8 см3 среды и 1 см3 суспензии дрожжей. Пробирки закрывали резиновыми пробками (для создания анаэробных условий) и проводили культивирование при температуре 32±1 °С в течение трех-семи суток. Результаты исследований способности дрожжей сбраживать сахара представлены в табл. 2.

Дрожжи вариантов 1 и 2 сбраживали фруктозу и глюкозу; не сбраживали галактозу, мальтозу, раффинозу, рамнозу, арабинозу, сахарозу и лактозу. Дрожжи варианта 3 сбраживали глюкозу, мальтозу, фруктозу и раффинозу; не сбраживали галактозу, сахарозу, рамнозу, арабинозу и лактозу. Дрожжи варианта 4 сбраживали глюкозу, мальтозу, фруктозу, раффинозу, сахарозу; не сбраживали лактозу, галактозу, рамнозу, арабинозу. Дрожжи вариантов 5 и 7 сбраживали глюкозу, рамнозу, мальтозу, фруктозу, раффинозу, сахарозу; не сбраживали лактозу, галактозу, арабинозу. Дрожжи варианта 6 сбраживали мальтозу, глюкозу, арабинозу, сахарозу, фруктозу и раффинозу; не сбраживали лактозу, галактозу и рамнозу.

Способность дрожжей усваивать углеводы путем окисления исследовали на среде следующего состава (г/дм3): сульфат аммония — 5,0; сульфат магния — 0,5; дигидрофос-фат калия — 1; автолизат — 1; исследуемый сахар — 10; агар — 20.

При изучении влияния различных источников углерода на размножение дрожжей в аэробных условиях и способности дрожжей окислять различные сахара среду разливали по пробиркам и готовили скошенный агар. Далее пробирки закрывали ватно-марлевыми пробками и проводили культивирование при температуре 32±1 °С в течение трех-четырех суток. Способность окислять сахара оценивали по способности дрожжей

расти на средах с различными источниками углерода.

Результаты исследований способности чистых культур дрожжей, выделенных из перги, окислять различные сахара представлены в табл. 3.

Дрожжи варианта 1 окисляли глюкозу, фруктозу, мальтозу, сахарозу, раффинозу; очень слабо — арабинозу и рамнозу, не окисляли галактозу и лактозу. Дрожжи вариантов 2 окисляли глюкозу, фруктозу, мальтозу, сахарозу, раффинозу; очень слабо — галактозу и рамнозу; не окисляли арабинозу и лактозу. Дрожжи варианта 3 не окисляли лактозу и очень слабо — галактозу, раффинозу и арабинозу, хорошо росли и окисляли мальтозу, глюкозу, фруктозу, рамнозу и сахарозу. Дрожжи варианта 4 и 5 не окисляли лактозу, и очень слабо — арабинозу и рамнозу, окисляли мальтозу, глюкозу, фруктозу, раффинозу, галактозу и сахарозу. Дрожжи варианта 6 не окисляли только лактозу. Дрожжи варианта 7 не окисляли лактозу, слабо — галактозу, арабинозу, рамнозу, хорошо окисляли мальтозу, глюкозу, фруктозу, раффинозу и сахарозу.

Обращает на себя внимание тот факт, что все исследованные дрожжи были способны окислять и сбраживать сахара, которые имеются в медовом сусле, а именно продук-

ты инверсии сахарозы — глюкозу и фруктозу.

Исследованные дрожжи не способны окислять и сбраживать такой сахар, как лактоза, также не сбраживали галактозу, но достаточно хорошо окисляли ее варианты 4, 5 и 6. Мальтозу данные дрожжи окисляли хорошо и сбраживали ее все варианты исследованных дрожжей, кроме 1-го и 2-го. Дрожжи плохо сбраживали арабинозу и рамнозу и слабо окисляли данные сахара. Исследованные дрожжи вариантов 4, 5, 6 и 7 хорошо сбраживали и окисляли сахарозу и раффинозу.

В результате проведенных исследований с помощью систематики спорогенных дрожжей И. П. Бабье-вой [6] была установлена родовая принадлежность выделенных из продуктов пчеловодства дрожжей. Эти дрожжи были идентифицированы как род Zygosaccharomyces. Для видовой идентификации пользовались систематикой дрожжей В. И. Кудрявцева [7].

Практическое распознавание вида дрожжей не представляет трудностей и осуществляется по способности дрожжей сбраживать вышеуказанные сахара [7].

В результате проведенных исследований можно сделать вывод, что дрожжи вариантов 1, 2, 3 и 6 от-

Таблица3

Сахар Вариант

1 2 3 4 5 6 7

Лактоза - - - - - - -

Галактоза - ± ± + + + ±

Мальтоза + + + + + + +

Глюкоза + + + + + + +

Арабиноза ± - ± ± ± + ±

Рамноза ± ± + ± ± + ±

Фруктоза + + + + + + +

Раффиноза + + ± + + + +

Сахароза + + + + + + +

Примечание: «+» — дрожжи окисляют сахара; «-» — дрожжи на исследуемых источниках углерода не растут и их не окисляют; «±» — дрожжи на исследуемых источниках углерода растут и их окисляют, но очень слабо.

Таблица 4

Время, Вариант

сут 1 2 3 4 5 6 7

1 - - - - - - -

2 - - ± + + + +

5 + - + + + + +

7 + + + + + + +

Примечание: «+» — образовался газ; «-» — нет газообразования; «±» — маленький пузырек газа.

носятся к виду Zygosaccharomyces bailii, а дрожжи варианта 4,5и7 — к виду Zygosaccharomyces florentinas.

На следующем этапе изучали свойства дрожжей, выделенных из перги, для выбора наиболее перспективных в производстве напитков штаммов.

Для этого определяли отношение дрожжей к концентрации хлорида натрия, спиртоустойчивость и влияние молочной кислоты на рост дрожжей в процессе культивирования.

Отношение дрожжей к концентрации хлорида натрия (галотолерант-ность) определяли на среде следующего состава (г/дм3): глюкоза — 2,0; дрожжевой автолизат — 0,5 мл; хлорид натрия — 0-10,0 (0; 2,5 и 6,5); вода — до 100 см3.

При изучении галотолерантно-сти в пробирки вначале вносили поплавок, затем 8 см3 среды и 1 см3 суспензии дрожжей. Культивирование проводили при температуре 32±1 °С в течение десяти суток. При использовании среды с 2,5% соли на вторые сутки был зарегистрирован рост дрожжей, кроме вариантов 2 и 6. Добавление 6,5% соли привело к торможению роста всех изучаемых образцов дрожжей, однако все же был отмечен рост дрожжей вариантов 4, 5 и 7. Это указывает на то, что дрожжи данных вариантов обладают высокой галотолерантно-стью, а варианты 1, 2 и 6 — дрожжи с низкой галотолерантностью.

Этиловый спирт действует токсично на все дрожжевые расы, но его ин-гибирующая концентрация варьирует в широком диапазоне. Присутствие в сусле незначительного количества спирта оказывает слабое стерилизующее действие на размножение клеток. Но с увеличением концентрации спирта до 1,5-2,0% размножение клеток тормозится, а при 5,0% прекращается полностью. Токсические свойства этого соединения — результат нарушения пористости и проницаемости клеточной мембраны, что, естественно, приводит к проблемам транспорта питательных веществ и дефициту доступной цитоплазме воды [8].

В большинстве случаев расы, обладающие высокой спиртообразую-щей способностью, являются и спир-тоустойчивыми.

Для определения спиртоустойчи-вости рас дрожжей готовили развод-

50 ПИВО и НАПИТКИ 3 • 2013

ки исследуемых рас на стерильной среде, содержащей 10,5% спирта и 2,0% глюкозы, при температуре 25 °С. Через 5 сут разводку каждого варианта дрожжей вносили в количестве 1% в автоклавированную среду, содержащую 10,5% спирта и 2,0% глюкозы. Посев выдерживали при температуре 25 °С и отмечали, на какие сутки в среде размножились дрожжи и начали бродить. О положительном результате свидетельствовали помутнение среды и газообразование (табл. 4).

Наибольшей спиртоустойчиво-стью обладали дрожжи вариантов 4, 5, 6 и 7. Газообразование в процессе сбраживания глюкозы в присутствии 10,5% спирта в этих вариантах было обнаружено уже на вторые сутки. Наименьшей спиртоустойчивостью обладали дрожжи вариантов 1 и 2.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Для отбора кислотоустойчивых культур определяли их бродильную способность в сусле с содержанием молочной кислоты в количестве 0,5 и 2,0% и 2,0% глюкозы. Посев выдерживали при температуре 25 °С и отмечали сутки начала размножения и брожения. О положительном результате свидетельствовали помутнение среды и газообразование.

Газообразование дрожжей на среде с молочной кислотой в количестве 0,5% было обнаружено на вторые сутки у вариантов 4, 5 и 7. В варианте 3 газообразование наблюдали на четвертые сутки, у дрожжей вариантов 2 и 6 — на шестые. Дрожжи варианта 1 в среде с 0,5% молочной кислоты не росли, о чем свидетельствовало отсутствие газообразования.

Влияние 2,0% молочной кислоты более заметно. Образование газа было обнаружено только на шестые сутки у вариантов 4 и 5. Это говорит о том что молочная кислота действует губительно на дрожжи, несмотря на то, что все дрожжи являются аци-дофилами. Дрожжи вариантов 1, 2, 3 и 6 обладают наименьшей кислотоу-стойчивостью.

В результате проведенных исследований были изучены свойства дрожжей, выделенных из перги. Установлено, что для дальнейших исследований перспективно использовать дрожжи варианта 5 (дрожжи вида Zygosaccharomyces florentinus), так как они способны окислять и сбраживать большее количество различных сахаров, что благопри-

Таблица 5

Показатель Опыт (дрожжи из перги) Контроль (хлебопекарные дрожжи)

Массовая доля сухих веществ, % 5,0 5,2

Кислотность, к. ед. 2,7 1,1

Содержание аминного азота, мг/ 100см3 сусла 5,5 8,4

Объемная доля спирта, % 0,55 0,48

ятно сказывается при производстве напитков, а также обладают высокой кислото- и спиртоустойчивостью.

Следующий этап работы был посвящен исследованию возможности применения дрожжей, выделенных из перги, в производстве медовых напитков типа кваса из высокоплотного сусла. В качестве контрольного варианта использовали сухие хлебопекарные дрожжи «Саф-момент».

Сусло готовили следующим образом. Необходимое количество мёда (рассчитанное для приготовления 16%-ного сусла) растворяли в горячей воде, вносили подкормку для дрожжей и молочнокислых бактерий в количестве 10 г/гл сусла (препарат «Хай-Вит» фирмы Нуёгако, который использовали в качестве источника аминного азота) и кипятили в течение 1-3 мин для стерилизации сусла и вносимого препарата. Затем горячее сусло охлаждали до температуры брожения и вносили медовые дрожжи и препарат молочнокислых бактерий «Бифилакт Д». Физико-химические показатели сусла: массовая доля сухих веществ — 16,0%; кислотность — 0,15 к. ед.; содержание аминного азота — 9,8 мг/100 см3 сусла.

Норма задачи медовых дрожжей и дрожжей «Саф-момент» в сусло составляла 35 млн кл./ см3. «Бифилакт Д» вносили в сусло из расчета 0,0056 г / 100 см3 сусла, что составляло 4% молочнокислых бактерий от общего объема закваски. Хлебопекарные дрожжи и «Бифилакт Д» предварительно разбраживали на медовом сусле при температуре 30 °С в термостате в течение 3 ч.

Брожение проводили в термостате при температуре 32±1 °С в течение 20-24 ч до снижения массовой доли сухих веществ на 5%. После брожения напитки охлаждали до температуры 0...2 °С и выдерживали при этой температуре в течение 12 ч. Затем охлажденный квас снимали с дрожжевого осадка и разбавляли водой, насыщенной диоксидом углерода,

в 2,5 раза. Физико-химические показатели готового напитка представлены в табл. 5.

Дрожжи, выделенные из перги, сбраживали медовое сусло с большей скоростью, чем хлебопекарные дрожжи, лучше осаждались при охлаждении.

Квас, полученный сбраживанием дрожжами, выделенными из перги, по органолептическим показателям превосходил контрольный вариант, имел более гармоничный, освежающий вкус с легким медово-фруктовым оттенком, хорошее насыщение диоксидом углерода.

Таким образом, показана возможность использования выделенных из перги дрожжей в производстве медового кваса из высокоплотного сусла.

ЛИТЕРАТУРА

1. Еремина, И. А. Лабораторный практикум по микробиологии: сборник лабораторных работ/И. А. Еремина, О. В. Кригер. — Кемерово: КемТИПП, 2005. — 116 с.

2. Ермолаева, Г. А. Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия/Г. А. Ермолаева. — СПб.: Профессия, 2004. — 546 с.

3. Кривцов, Н.И. Пчеловодство / Н.И. Кривцов, В. И. Лебедев. — М.: Колос, 1999. — 399 с.

4. Экспертиза продуктов пчеловодства. Качество и безопасность: учебно-справочное пос./Е. Б. Ивашевская [и др.]; под общ. ред. В. М. Позняковского. — Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2007. — 208 с.

5. Кривцов, Н. И. Получение и использование продуктов пчеловодства: учебник/ Н. И. Кривцов, В. И. Лебедев. — М.: Кива России, 1993. — 285 с.

6. Бабьева, И. П. Методы выделения и идентификации дрожжей: справочное пособие/И. П. Бабьева, В. И. Голубев. — М.: Пищевая промышленность, 1979. — 273 с.

7. Кудрявцев, В. И. Систематика дрожжей/ В. И. Кудрявцев. — М.: Издательство академии наук СССР, 1954. — 659 с.

8. Кунце, В. Технология солода и пива: пер. с нем./В. Кунце, Г. Мит. — СПб.: Издательство «Профессия», 2001. — 912 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.