Изменение количественного состава аминокислот при батонаже в технологии белых столовых виноматериалов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 663.256

05.00.00 Технические науки

ИЗМЕНЕНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА АМИНОКИСЛОТ ПРИ БАТОНАЖЕ В ТЕХНОЛОГИИ БЕЛЫХ СТОЛОВЫХ ВИНО-МАТЕРИАЛОВ

Лисовец Ульяна Александровна аспирант

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный технологический университет», Краснодар, Россия Email: [email protected]

Агеева Наталья Михайловна д.т.н., профессор Email: [email protected]

Ширшова Анастасия Александровна к.т.н., научный сотрудник

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства», Краснодар, Россия

Приведены результаты исследований аминокислот белых столовых виноматериалов в зависимости от расы дрожжей, продолжительного контакта вино-материала с дрожжевой биомассой и наличием перемешивания осадка. Представлена динамика аминокислот, которые влияют на органолептиче-ские показатели вина и формирование пороков, а именно тирозина, метионина, треонина и лизина. Проведенные исследования позволили разделить аминокислоты на три группы в зависимости от проведения батонажа или его отсутствия. В первую группу вошли аминокислоты, концентрация которых практически не изменилась при проведении или отсутствии перемешивания. Вторая и третья группы включают в себя аминокислоты, концентрации которых при проведении батонажа увеличились и уменьшились соответственно. Перемешивание виноматериала с дрожжевой биомассой способствовало активации массообменных процессов между клеткой и средой, а доступ воздуха привел к окислению некоторых аминокислот и изменению их концентрации. Отсутствие бато-нажа повлияло на незначительное увеличение концентрации таких аминокислот, как цистин, цисте-ин, р-фенилаланин, серин, а-аланин, лейцин и глю-таминовая кислота. Представленные экспериментальные данные позволили расположить аминокислоты в ряд по скорости выделения в среду: а-аминомасляная кислота > глютаминовая кислота > а-аланин > лейцин

Ключевые слова: АМИНОКИСЛОТЫ, БАТОНАЖ, ВЫДЕРЖКА НА ДРОЖЖЕВОМ ОСАДКЕ, АК-

UDC 663.256 Technical sciences

CHANGES IN THE QUANTATIVE COMPOSITION OF AMINO ACIDS DURING BATON-NAGE IN THE TECHNOLOGY OF WHITE TABLE WINES

Lisovets Uliana Alexandrovna postgraduate student

Federal state budget educational organization of higher education

«Kuban state technological university»,

Krasnodar, Russia

Email: [email protected]

Ageeva Natalia Mikhajlovna Dr.Tech.Sci., professor Email: [email protected]

Shirshova Anastasia Alexandrovna Cand.Tech.Sci., researcher

Federal state budget scientific organization "North Caucasian Regional Research Institute of Horticulture and Viticulture ", Krasnodar, Russia

The results of the study of amino acids of white table wines depending on the yeast strain, continuous contact of wine with yeast biomass and the presence of lees stirring are presented. The dynamics of amino acids, which affect wine organoleptic characteristics and the formation of wine defects, specifically, tyro-sine, methionine, threonine and lysine is shown. Conducted researches made it possible to divide the amino acids into three groups depending on the carrying out the batonnage or lack of it. The first group consisted of amino acids, the concentration of which practically has not changed in the presence or lack of stirring. The second and third groups include amino acids, the concentration of which increased and decreased, respectively during batonnage. The stirring of the wine with yeast biomass facilitated to the activation of mass transfer processes between cell and medium, and the access of air lead to oxidation of some amino acids and the change of its concentration. The absence of stirring influenced to a slight increase in the concentration of such amino acids as cystine, cysteine, P-phenylalanine, serine, a-alanine, leucine and glutam-ic acid. The experimental data allowed to arrange ami-no acids in a row depending on the speed of release into the medium: d-aminobutyric acid > glutamic acid > a-alanine > leucine

Keywords: AMINO ACIDS, BATONNAGE, LEES AGING, ACTIVE DRY YEAST

ТИВНЫЕ СУХИЕ ДРОЖЖИ

Введение

Важное место среди веществ, оказывающих существенное влияние на основные органолептические показатели вина (аромат, вкус, цвет) занимают азотистые соединения и, прежде всего, аминокислоты. Аминокислотный состав вина формируется за счет аминокислот сусла и аминокислот, выделяемых дрожжевыми клетками в результате жизнедеятельности и при автолизе в процессе брожения и особенно после его окончания.

В зависимости от химической природы и концентрации аминокислоты могут оказывать как благоприятное (полнота вкуса, участие в реакциях этерификации, меланоидинообразования), так и отрицательное (формирование коллоидных помутнений, а также пороков, в том числе мышиного тона) действие на вина различных типов. В результате окислительных процессов, происходящих в винах в процессе хранения, аминокислоты могут легко трансформироваться, превращаясь в окисленные формы, ухудшающие вкус и аромат вина.

Батонаж (от фран. batonnage) - выдержка виноматериалов на дрожжевом осадке или на биомассе винных дрожжей с периодическим перемешиванием. Осевший на дно осадок улучшает структуру молодого вина и насыщает его вкусо-ароматическими веществами. О продолжительности батонажа и периодичности перемешивания среди виноделов нет единого мнения. [1]

В связи с этим, исследование изменения концентрации аминокислот в процессе контакта виноматериалов с дрожжами в процессе батонажа представляет научный интерес и имеет большое практическое значение.

Цель работы - установить изменение концентрации аминокислот в процессе продолжительного контакта виноматериалов с дрожжевой биомассой.

Объекты и методы исследований. Для сбраживания виноградного Ьйр://д .kubagro.ru/2016/06/рёШ2.рёГ

сусла из белого сорта винограда применяли новые расы активных сухих дрожжей (АСД), которые имеют следующие характеристики:

- Oenoferm (производитель ErbslC^ Geisenheim AG, Германия) - сухая чистая культура дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae. Предназначена для чистого и сортотипичного сбраживания сусла и мезги. В результате получаются свежие, живительные вина с нотами спелого зеленого яблока и персика в аромате;

- Proelif (производитель фирма Proenol) - сухие активные дрожжи, предназначенные для производства белых столовых вин и проведения вторичного брожения;

- Zymaflore X5 (производитель фирма Laffort) - дрожжи для получения технологических белых и розовых вин с высокой интенсивностью аромата. Это штамм получен путем бридинга и сочетает в себе отличную способность производить тиоловый тип сортовых ароматов и ароматов брожения.

Массовую концентрацию аминокислот определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на приборе «Agilent Technologies».

Постановка эксперимента. В виноградное сусло из винограда сорта Совиньон блан в одинаковых количествах (2 г/дм ) вносили реактивированные клетки рас дрожжей Oenoferm (вариант 1), Proelif (вариант 2), Zymaflore X5 (вариант 3), кроме контрольного образца (вариант 4), в котором брожение проводили спонтанной микрофлорой виноградной ягоды. Температура брожения 21-22 °C, исходная концентрация сахаров в исходном сусле составила 18,3 %. Брожение проводили в герметичных условиях.

Результаты и их обсуждение. В таблице 1 представлены экспериментальные данные, свидетельствующие об изменении концентрации аминокислот в течение трех месяцев контакта виноматериала с дрожжевой биомассой при проведении батонажа.

3

Таблица 1 - Изменение концентрации аминокислот, мг/дм

Аминокислота Дата анализа 30.11.2015 г. Дата анализа 21.12.2015 г.

номер варианта

1 2 3 4 1 2 3 4

Аргинин 40,31 49,35 42,32 34,48 47,4 42,4 40,36 37,2

Тирозин 15,27 9,99 21,86 21,66 12,8 10,8 24,5 22,5

Фенил-аланин 2,02 1,40 3,52 19,21 2,34 1,03 3,06 16,4

Лизин 4,44 3,86 4,50 4,58 3,86 3,12 4,83 5,12

Гистидин 2,73 1,61 15,15 14,61 2,05 1,08 12,6 11,4

Изолейцин 0,77 - - 8,74 0,15 0,08 0,12 8,74

Лейцин 12,43 13,08 12,68 9,19 12,88 14,6 14,2 10,5

Метионин 67,32 89,84 97,97 181,0 62,5 82,4 99,0 167

Валин 22,62 35,82 38,15 51,72 20,2 37,2 41,4 53,7

Пролин 371,3 387,3 478,9 310,7 353 402 501 344

Треонин 34,21 57,98 57,66 71,96 31,6 61,68 55,0 54,2

Серин 6,93 9,43 9,71 15,18 6,02 10,6 8,0 10,2

Аланин 22,71 31,79 34,64 53,72 24,3 34,4 33,6 50,4

Глицин 16,38 18,87 15,13 30,36 14,8 16,2 17,2 27,4

Триптофан 12,66 13,02 16,20 27,34 10,6 13,0 17,8 29,2

Сумма 632,1 723,34 848,39 854,45 604,5 730,59 872,67 847,96

Полученные результаты свидетельствуют о влиянии расы дрожжей на концентрацию как суммы, так и отдельных аминокислот. Так, в варианте 1 (ОепоГегш) установлено снижение суммы аминокислот, в вариантах 2 и 4 отмечено незначительное уменьшение, а в варианте 3 (/ушайоге Х5) - заметное увеличение суммарной концентрации аминокислот. Это свидетельствует о различной проницаемости мембраны клеточной оболочки дрожжей, различной экскреции высокомолекулярных соединений, зависящей как от их молекулярной массы, так и от размеров молекулы [2, 3].

На рисунке 1 представлена динамика аминокислот, оказывающих большое влияние на органолептические показатели вина и формирование пороков [3].

а)

б)

в)

г)

Рисунок 1 - Динамика тирозина (а), метионина (б), треонина (в) и суммы аминокислот (г) в процессе контакта виноматериалов с дрожжами

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что в течение 3-х месяцев контакта наибольшее количество тирозина, участвующего в биохимических процессах окисления вина, выделяет раса /ушайоге Х5, треонина - раса - спонтанная микрофлора. Высокая концентрация метионина -протектора сероводородного и мышиного тонов [4, 5] выявлена при сбраживании сусла спонтанной микрофлорой. Таким образом, полученные результаты показали, что количественный состав аминокислот при батонаже изменяется в зависимости от расы дрожжей, продолжительности контакта виноматериала с биомассой клеток и наличием перемешивания.

Дальнейшие исследования были проведены с применением Saccharomyces cerevisiae Killer (Bayanus) расы ИОЦ 18-2007 (Франция). При этом наблюдения проводили в течение 6 месяцев. На основании предварительных исследований виноматериал и биомассу дрожжей перемешивали один раз в месяц, после чего проводили отбор проб для определения концентрации аминокислот. Контролем был вариант, в котором батонаж не проводился. Результаты исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Изменение аминокислотного состава, мг/дм3, виномате-жала в процессе длительного контакта с дрожжевой биомассой

Наименование компонента Продолжительность контакта виноматериала с дрожжевой биомассой, мес.

0 1 2 3 4 5 6

Экспериментальный вариант с батонажем

Аргинин 22,3 23,1 23,2 19,6 22,7 24,6 27,4

Лизин 5,4 нет 0,68 1,25 2,73 5,48 7,56

а-аминомасляная 0,56 0,65 1,28 1,44 1,46 1,34 1,25

Тирозин нет 9,6 10,8 9,7 14,0 16,3 16,0

в-фенилаланин 0,76 4,3 9,0 7,5 10,2 12,4 11,2

Гистидин 3,5 9,8 8,7 11,5 16,2 14,6 12,8

Глютаминовая кислота 56 116 134 118 146 157 164

Лейцин 6,2 4,6 7,1 6,6 16,4 18,6 16,2

Метионин 9,7 5,7 5,8 8,6 9,8 11,4 13,2

Валин 3,2 3,5 2,7 3,8 3,5 4,7 4,4

Пролин 270 95 111 124 143 156 129

Треонин 11,2 6,5 6,2 10,2 12,3 13,8 15,2

Триптофан 2,6 3,4 2,5 5,1 5,4 6,0 6,1

Серин 1,5 4,4 2,9 4,4 5,3 7,2 7,4

а-аланин 5,6 10,4 8,6 9,1 15,7 19,3 24,2

Глицин 13,5 3,7 3,7 4,4 7,5 11,8 15,3

Цистин 0,12 0,12 0,32 0,16 0,08 нет нет

Цистеин 0,08 0,10 0,34 0,25 0,15 0,08 нет

Сумма 412,22 300,87 338,82 345,6 432,42 480,6 471,21

Контроль, без проведения батонажа

Аргинин 22,3 19,4 18,6 20,3 22,8 24,7 26,2

Лизин 5,4 4,4 4,8 5,2 6,0 5,6 5,8

Продолжение таблицы 2

Наименование компонента Продолжительность контакта виноматериала с дрожжевой биомассой, мес.

0 1 2 3 4 5 6

а-аминомасляная 0,56 0,34 0,21 нет нет нет нет

Тирозин нет нет 0,56 1,1 4,3 7,2 7,0

в-фенилаланин 0,76 нет 0,12 0,86 1,34 1,82 2,38

Гистидин 3,5 3,12 5, 6 7,4 9,8 11,3 12,1

Глютаминовая кислота 56 54 62 76 92 112 131

Лейцин 6,15 5,42 3,68 4,15 6,8 9,2 11,0

Метионин 9,4 9,2 9,1 9,0 8,8 9,1 9,0

Валин 3,2 3,2 2,8 3,0 3,2 3,7 3,4

Пролин 270 212 224 268 323 349 408

Треонин 11,2 6,5 7,3 8,2 9,7 11,0 11,2

Триптофан 2,6 2,04 2,52 3,12 3,72 4,08 5,07

Серин 1,5 3,6 3,9 4,2 4,8 5,5 6,2

а-аланин 5,5 5,40 5,6 6,4 6,7 8,5 11,7

Глицин 13,5 13,7 13,7 15,4 16,5 18,8 18,3

Цистин 0,12 0,18 0,32 0,36 0,44 0,68 0,85

Цистеин 0,08 0,14 0,42 0,56 0,55 0,68 0,72

Сумма 411,77 342,64 335,34 433,25 520,45 582,86 669,92

Проведенные исследования показали, что через 6 месяцев контакта виноматериала с дрожжевой биомассой изучаемые аминокислоты можно разделить на группы в зависимости от проведения или отсутствия батона-жа:

- аминокислоты, концентрация которых практически идентична при батонаже или его отсутствии: аргинин, гистидин, метионин, валин, триптофан, серин, глицин;

- аминокислоты, концентрация которых при проведении батонажа увеличилась: лизин, пролин, цистин, цистеин;

- аминокислоты, концентрация которых при проведении батонажа уменьшилась: а-аминомасляная и глютаминовая кислоты, тирозин, в-фенилаланин, лейцин, а-аланин.

На рисунке 2 представлена динамика аминокислот, оказывающих большое влияние на органолептические показатели вина и формирование пороков.

Рисунок 2 - Динамика аминокислот с проведением батонажа (а) и без проведения батонажа (б)

Между тем, динамика аминокислот в процессе выдержки различается. Так, при отсутствии батонажа для большинства аминокислот характерно незначительное увеличение концентрации в течение всего периода наблюдений (6 месяцев). При этом концентрация цистина - в 7 раз; цисте-ина - в 9 раз, в-фенилаланина и серина увеличилась в 3 раза, глютамино-вой кислоты, а-аланина и лейцина - более чем в 2 раза.

Иная динамика отмечена при проведении батонажа: количество большинства аминокислот изменялось волнообразно. Причем, прирост или, напротив, уменьшение концентрации аминокислот соответствует времени проведения батонажа. Это позволяет считать, что перемешивание виноматериала с дрожжевой биомассой приводит к активации массооб-

менных процессов между клеткой и средой [6, 7]. Поступление небольшого количества воздуха при перемешивании приводит к окислению некоторых аминокислот и снижению их концентрации. Кроме того, жизнедеятельные или угнетенные дрожжи после перемешивания могут потреблять часть аминокислот для своего развития и поддержания физиологической активности. В результате механического воздействия при перемешивании частично повреждается клеточная оболочка и происходит переход клеточного содержимого в вино. Под действием ферментных систем трансформируются комплексы высокомолекулярных соединений, что приводит к увеличению количества аминокислот [8, 9].

Выводы

Полученные результаты позволяют считать, что по скорости выделения в среду при батонаже аминокислоты можно расположить в следующий ряд: а-аминомасляная кислота > глютаминовая кислота > а-аланин > лейцин. Концентрация остальных аминокислот увеличилась в меньшей степени или снижалась.

Таким образом, представленные экспериментальные данные свидетельствуют о существенном различии в процессах автолиза в зависимости от условий контакта виноматериалов с дрожжевой биомассой.

Литература

1. Лисовец, У.А. Целесообразность применения батонажа при производстве белых столовых вин / У. А. Лисовец, Н.М. Агеева, А. А. Бложко // Educatio. - 2015. - № 9(16). - С. 96-98.

2. Lisovets, U. The change in the qualitative composition of amino acids during the contact with yeast biomass / U. Lisovets, N. Аgeeva, A. Blozhko // The Strategies of Modern Science Development. IX International scientific-practical conference. - CreateSpace North Charleston, SC, USA. - 2015. - Р. 38-41.

3. Агеева Н.М., Марковский М.Г. Секреция белка при брожении и выдержке виноматериалов на дрожжевом осадке // Известия вузов. Пищевая технология. - 2015. -№ 2-3. - С. 17-21.

4. Постная, А.Н. Теоретические и практические основы прогнозирования, предупреждения и устранения пороков виноградных вин: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. - Ялта, 1991. - 48 с.

5. Постная, А.Н. Пороки вин, обусловленные серосодержащими веществами и способы их устранения [Текст] : научное издание / А.Н. Постная, А.К. Ткач // Садовод., виноградар. и виноделие Молдавии. - 1984. - № 1. - С. 37-39. - ISSN 0371-4594

6. Gonzalez, R. Yeast autolytic mutants potentially useful for sparkling wine production / R. Gonzalez, A.J. Martinez-Rodriguez, A.V. Carrascosa // International Journal of Food Microbiology. - Vol. 84, Issue 1. - 2003. - P. 21-26.

7. Jordan, A.D. & Napper, D.H. Some aspects of the physical chemistry of bubble and foam phenomena in sparkling wine. / A.D. Jordan, D.H. Napper // Proceedings of the sixth Australian Wine Industry Technical Conference. - 2006. - P. 237-246.

8. Sur lie & batonnage (lees contact and stirring). [Электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: http://www.brsquared.org/wine/Articles/surlie/surlie.htm

9. Wine words: batonnage. - [Электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: http://www.thekitchn.com/wine-words-btonnage-191331

References

1. Lisovec, U.A. Celesoobraznost' primenenija batonazha pri proizvodstve belyh stolovyh vin / U.A. Lisovec, N.M. Ageeva, A.A. Blozhko // Educatio. - 2015. - № 9(16). - S. 96-98.

2. Lisovets, U. The change in the qualitative composition of amino acids during the contact with yeast biomass / U. Lisovets, N. Ageeva, A. Blozhko // The Strategies of Modern Science Development. IX International scientific-practical conference. - Cre-ateSpace North Charleston, SC, USA. - 2015. - R. 38-41.

3. Ageeva N.M., Markovskij M.G. Sekrecija belka pri brozhenii i vyderzhke vinomaterialov na drozhzhevom osadke // Izvestija vuzov. Pishhevaja tehnologija. -2015. - № 2-3. - S. 17-21.

4. Postnaja, A.N. Teoreticheskie i prakticheskie osnovy prognozirovanija, preduprezhdenija i ustranenija porokov vinogradnyh vin: Avtoref. dis. ... d-ra tehn. nauk. - Jalta, 1991. - 48 s.

5. Postnaja, A.N. Poroki vin, obuslovlennye serosoderzhashhimi veshhestvami i sposoby ih ustranenija [Tekst] : nauchnoe izdanie / A.N. Postnaja, A.K. Tkach // Sa-dovod., vinogradar. i vinodelie Moldavii. - 1984. - № 1. - S. 37-39. - ISSN 03714594

6. Gonzalez, R. Yeast autolytic mutants potentially useful for sparkling wine production / R. Gonzalez, A.J. Martinez-Rodriguez, A.V. Carrascosa // International Journal of Food Microbiology. - Vol. 84, Issue 1. - 2003. - P. 21-26.

7. Jordan, A.D. & Napper, D.H. Some aspects of the physical chemistry of bubble and foam phenomena in sparkling wine. / A.D. Jordan, D.H. Napper // Proceedings of the sixth Australian Wine Industry Technical Conference. - 2006. - P. 237-246.

8. Sur lie & batonnage (lees contact and stirring). [Jelektronnyj resurs] - Rezhim dostupa. - URL: http://www.brsquared.org/wine/Articles/surlie/surlie.htm

9. Wine words: batonnage. - [Jelektronnyj resurs] - Rezhim dostupa. - URL: http://www.thekitchn.com/wine-words-btonnage-191331