CC BY
31
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ
Научная статья УДК 663.32:634.11
DOI: https://doi.org/10.21285/2227-2925-2023-13-2-235-244 EDN: IKXAWX
Особенности биохимического состава сидров из различного сырья
А.А. Ширшова^, Н.М. Агеева, О.Н. Шелудько, А.А. Храпов, Е.В. Ульяновская,
Е.А. Чернуцкая
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия», г. Краснодар, Российская Федерация
Аннотация. Среди площадей насаждений плодовых культур превалирующее положение занимает яблоня. Плоды яблони являются основным сырьем для производства сидра. В отраслях сидра и плодовой алкогольной продукции, несмотря на то, что большая часть регионов России богата сырьем для производства высококачественной продукции, существует ряд проблем, мешающих интенсивному развитию. В результате на внутреннем рынке все еще присутствует продукция низкого качества и фальсифицированная продукция. Целью работы стало изучение органолептических показателей и показателей биохимического состава (легколетучих компонентов, катионов металлов, фенолкарбоновых кислот и органических кислот) сброженного яблочного диффузионного сока и сидров, приготовленных из свежего яблочного сусла и восстановленного яблочного сока. Биохимический состав и органолептические показатели определяли общепринятыми методами: органические кислоты - методом высокоэффективной жидкостной хроматографии, фенолкарбоновые кислоты -методом капиллярного электрофореза, легколетучие компоненты - методом газовой хроматографии. Концентрации большинства исследованных показателей и органолептическая оценка были выше у сидров из свежего сусла. Однако в сброженном диффузионном соке значения концентраций хлорогеновой (9,5 г/дм3), оротовой (1,9 г/дм3) и галловой (4,7 мг/дм3) кислот, а также фурфурола (11,84 мг/дм3) превосходили аналогичные показатели в остальных исследуемых образцах. В связи с этим необходимо рассмотреть возможность вторичного использования яблочной выжимки, например, в технологии фруктовых (плодовых) спиртов. Вовлечение такого сырья в переработку позволит рационально использовать вторичные сырьевые ресурсы.
Ключевые слова: сидры, яблоки, сок яблочный восстановленный, диффузионный сок, биохимические показатели
Финансирование. Исследование выполнено при финансовой поддержке Кубанского научного фонда в рамках научного проекта № МФИ-20.1/100.
Для цитирования: Ширшова А.А., Агеева Н.М., Шелудько О.Н., Храпов А.А., Ульяновская Е.В., Чернуцкая Е.А. Особенности биохимического состава сидров из различного сырья // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023. Т. 13. N 2. С. 235-244. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2023-13-2-235-244. EDN: IKXAWX.
PHYSICOCHEMICAL BIOLOGY
Original article
Biochemical composition of ciders from various raw materials
Anastasia A. Shirshova^, Natalia M. Ageyeva, Olga N. Sheludko,
Anton A. Khrapov, Elena V. Ulyanovskaya, Evgenia A. Chernutskaya
Federal State Scientific Budget Institution «North-Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-making», Krasnodar, Russian Federation
Abstract. Apple tree is the most common among other fruit crops. Apple fruit is the primary raw material used in cider making. Although the majority of Russian regions are rich in raw materials for the production of high-quality cider, the development of this industry is hampered by a number of issues. As a result, the domestic market sometimes offers low-quality and adulterated products. In this work, we study the organoleptic and biochemical indicators (volatile components, metal cations, phenolcarboxylic acids and organic acids) of fermented diffused apple juice and ciders prepared from both freshly squeezed and reconstituted apple juice. The biochemical composition and organoleptic characteristics of samples were determined by conventional methods, such as high-performance liquid chromatography (organic acids), capillary electrophoresis (phenolcarboxylic acids) and gas chromatography (volatile components). The concentrations of most of the studied parameters and organoleptic indicators were
© Ширшова А.А., Агеева Н.М., Шелудько О.Н., Храпов А.А., Ульяновская Е.В., Чернуцкая Е.А., 2023
higher in ciders from fresh apple juice. However, in the fermented diffused juice, the concentrations of chlorogenic (9.5 g/dm3), orotic (1.9 g/dm3) and gallic (4.7 mg/dm3) acids, as well as furfural (11.84 mg/dm3), exceeded those in other studied samples. Future research should investigate the possibility of secondary use of apple pomace, e.g., for the production of fruit spirits. Involvement of such raw materials ensures the rational use of secondary raw materials.
Keywords: ciders, apple, reconstituted apple juice, diffusion juice, biochemical indicators
Funding. The research is carried out with the financial support of the Kuban Science Foundation in the framework of the scientific project no. MFI-20.1/100.
For citation: Shirshova A.A., Ageyeva N.M., Sheludko O.N., Khrapov A.A., Ulyanovskaya E.V., Chernutskaya E.A. Biochemical composition of ciders from various raw materials. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya iBiotekhnologiya = Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2023;13(2):235-244. (In Russian). https://doi. org/10.21285/2227-2925-2023-13-2-235-244. EDN: IKXAWX.
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы у производителей алкогольной продукции в связи с нехваткой сырья (винограда) для производства вин вырос спрос на плодовое сырье [1]. Ввиду того, что среди площадей насаждений плодовых культур превалирующее положение занимает яблоня, она является основным сырьем не только для производства сидра, но и плодовой алкогольной продукции [2].
Согласно требованиям российского законодательства, в качестве основного сырья для производства сидров и плодовой алкогольной продукции разрешается использовать как свежее сусло, так и восстановленный сок. По данным Центра отраслевой экспертизы, количество производителей, использующих для приготовления сидров свежие плоды яблони, с каждым годом увеличивается.
В производстве плодовой алкогольной продукции (фруктовых вин) наблюдается обратная тенденция: недобросовестные производители прибегают не только к использованию восстановленных, но и диффузионных соков, получаемых путем извлечения питьевой водой экстрактивных веществ из выжимки (вторичного продукта переработки плодов и ягод), в качестве основного сырья.
В последние несколько лет вопросу фальсификации винодельческой продукции (где основным сырьем является свежий виноград) уделено достаточно много внимания: проводятся исследования по установлению критериев и обоснованию методологических подходов, разрабатываются методики для оценки подлинности виноматериалов, вин, крепленых вин, игристых вин, а также виноградосодержащих напитков, коньячных дистиллятов и коньяков [3-5]. Однако в отраслях сидра и плодовой алкогольной продукции, несмотря на то, что большая часть регионов России богата сырьем для производства высококачественных напитков, существует ряд проблем, мешающих интенсивному развитию данной отрасли [6], в результате чего на рынке все чаще появляется плодовая алкогольная продукция низкого качества, в том числе фальсифицированная.
В связи с этим необходимо уделить должное внимание вопросам изучения дополнительных биохимических показателей с установлением их числовых диапазонов, которые позволили бы судить об использовании в технологии сидров и плодовой алкогольной продукции восстановленного или диффузионного сока.
Цель работы - изучить органолептические и биохимические показатели сброженного яблочного диффузионного сока и сравнить их значения с показателями сидров, приготовленных из свежего яблочного сусла и восстановленного яблочного сока.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В работе были исследованы сброженный диффузионный сок, 2 сидра из восстановленного сока и 16 сортовых сидров из свежего яблочного сока прямого отжима (сусла). Сброженный диффузионный сок готовили в лабораторных условиях следующим образом: яблочную выжимку смешивали с питьевой водой в соотношении 1:1, затем вносили сахар белый с расчетом получения «продукта - фальсификата» с объемной долей этилового спирта 5,0±0,5%. Сидры из восстановленного сока были приобретены в розничной торговой сети г. Краснодара. Сидры сортовые готовили из сока плодов яблони (яблок) помологических сортов отечественной и зарубежной селекции, произрастающих на территории исследовательско-селек-ционной коллекции генетических ресурсов садовых культур, расположенной в АО ОПХ «Центральное», г. Краснодар (Ренет Платона, Багрянец Кубани, При-кубанское, Персиковое, Орфей, Марго, Союз, Юнона, Имрус, Лигол, Вирджиния, Интерпрайс, Либерти, Флорина и др.). Плоды яблони измельчали, отжимали сусло от мезги при помощи лабораторного пресса. Процесс брожения проводили при температуре 17±1 °С расой дрожжей Fruit (род Saccharomyces cerevisiae, «Ербсле Гайзенхайм», Германия). Осветление сидра осуществляли посредством его отстаивания с последующим отделением осадка и дальнейшей фильтрацией через фильтр-картон.
Исследования проводили в Центре коллективного пользования технологичным оборудованием Северо-Кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия (СКФНЦ-СВВ). В опытных образцах сидров определяли физико-химические показатели, которые соответствовали требованиям ГОСТ 31820-2015 «Сидры. Общие технические условия». Объемная доля этилового спирта в образцах составляла 5,0±0,5%. Органолептические показатели опытных образцов оценивала дегустационная комиссия НЦ «Виноделие» по 100-балльной шкале. Массовую концентрацию органических кислот определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматографе Agilent 1220 Infinity II LC (Agilent Technologies, Германия) по
ГОСТ 33410-2015; аскорбиновой и фенолкарбоновых кислот - методом высокоэффективного капиллярного электрофореза по СТО 00668034-040-2013; катионов щелочных и щелочноземельных металлов - по методике выполнения измерений массовой концентрации ионов аммония, калия, натрия, магния и кальция в винодельческой продукции методом капиллярного электрофореза (свидетельство об аттестации № 61-10 от 01.01.2010 г.) («Капель 105М», Россия), качественный и количественный состав легколетучих веществ - методом газовой хроматографии («Кристалл 5000», Россия) по СТО 00668034-103-2018. Методики разработаны в НЦ «Виноделие» и Центре коллективного пользования технологичным оборудованием СКФНЦСВВ. Для количественных расчетов содержания компонентов в пробе применяли метод абсолютной калибровки.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Сидры, приготовленные путем брожения свежего сусла, по органолептическим показателям значительно превосходили остальные исследуемые образцы. Они характеризовались ярким, сложным ароматом с различными оттенками и гармоничным, полным вкусом (табл. 1). Их органолептическая оценка составила 79-83 балла. Сидры из восстановленного сока уступали сидрам из свежего сусла по показателям «аромат» и «вкус» (75 баллов). Данные результаты можно объяснить тем, что восстановленный сок гото-
вят разбавлением концентрированного сока водой, который, в свою очередь, получают путем удаления части воды из сока прямого отжима. Во время процесса концентрирования происходит коагуляция белков, гидролиз сложных органических соединений, а также реакции меланоидинообразования, карамели-зации и ряд других, в результате которых изменяются основные показатели и свойства свежего сока, а также теряются ароматические вещества [7].
Сброженный диффузионный сок был желтого цвета, имел простой аромат с тонами зеленого яблока, во вкусе значительно уступал другим исследуемым образцам. Его органолептическая оценка составила 72 балла.
Так как аромат является одним из важнейших показателей для оценки качества яблок, соков и сидров [8], большой интерес представляет исследование легколетучих веществ (ароматобразующих компонентов) сидров, формирующихся преимущественно в процессе спиртового брожения. Источником ароматических альдегидов в напитках брожения являются соответствующие высшие спирты. Их общее количество в сидрах варьировало в широком диапазоне (166,84-459,55 мг/дм3) (табл. 2). Стоит отметить, что в сброженном диффузионном соке концентрация фурфурола превышала данный показатель в сидре из свежего сусла почти в 2 раза, а в сидре из восстановленного сока - почти в 4 раза. Вероятно, это связано с тем, что фурфурол образуется в результа-
Таблица 1. Результаты органолептического анализа сидров и сброженного диффузионного сока Table 1. Organoleptic analysis of ciders and fermented diffusion juice
Наименование образца Органолептические характеристики Средний балл
Цвет желтый. Аромат яркий, плодовый, экзотических фруктов с
Сидр «Вирджиния»* оттенками свежего яблока, груши, полевых цветов, сухофруктов, киви и манго. Вкус сложный, полный с пикантной горчинкой. Цвет желто-коричневый. Аромат чистый, яблочный с оттенками 83
Сидр «Марго»* цветов плодовых деревьев и сена. Вкус полный, округлый, гармоничный. Цвет желто-коричневый. Аромат чистый, сложный с тонами 82
Сидр «Прикубанское»* яблочного пюре, изюма, цветочными оттенками и нотами акации. Вкус полный, округлый, свежий. Цвет лимонный. Аромат плодовый, развитый с цветочными, 81
Сидр «Орфей»* сухофруктовыми и сливочными оттенками. Вкус чистый с умеренной кислотностью и горчинкой. Цвет соломенный с зеленоватым оттенком. Аромат элегантный, 81
Сидр «Имрус»* цветочно-медовый с растительными оттенками. Вкус легкий, чистый. Цвет светло-янтарный, опалесцирующий. Аромат яркий, 80
Сидр «Союз»* фруктово-цветочный с оттенками персика и облепихи. Вкус чистый с умеренной кислотностью и горчинкой. Цвет золотистый. Аромат плодовый с яблочными оттенками, 79
Сидр «Мистер лис» (из восстановленного сока) легкими карамельными оттенками. Вкус свежий с тонами брожения. 75
Сидр «Strongbow» (из восстановленного сока) Цвет соломенный с зеленоватым оттенком. Аромат плодовый с легкими оттенками груши. Вкус чистый с тонами брожения. 75
Сброженный диффузионный сок Цвет желтый. Аромат чистый, зеленого яблока с выраженными тонами брожения. Вкус простой, водянистый. 72
Примечание. *- сортовой сидр, изготовленный на 100% из яблок одного помологического сорта.
те гидролиза полисахаридов и пектиновых веществ в кислой среде, находящихся в большей степени в кожице и мезге плодов яблони, из которых и был приготовлен диффузионный сок. При производстве концентрированных соков применяется термическое воздействие, при котором происходит повышенное образование фурфурола из пентоз.
Известно, что представитель кетонов ацетоин и производные ацетона могут привносить в напитки неприятные и посторонние тона [9]. В исследуемых образцах ацетоин обнаружен в незначительных концентрациях, в основном в сидрах из восстановленного сока (см. табл. 2).
Сложные эфиры вносят значительный вклад в ароматический профиль напитков. Эти ароматические компоненты образуются в процессе брожения сусла и при автолизе дрожжей [10]. Во всех опытных образцах сидров был обнаружен этилацетат, который считается наиболее важным эфиром, обусловливающим фруктовые оттенки (яблоко, айва, персик, сухофрукты и т.п.) в аромате и вкусе сидра [11]. Его концентрация преобладала среди других эфиров (см. табл. 2). В сидрах из свежего яблочного сусла выявлена наибольшая концентрация этилацетата, варьировавшая в широком диапазоне в зависимости от помологического сорта яблони, из плодов которой они были
Таблица 2. Результаты исследования легколетучих веществ сидров и сброженного диффузионного сока
Table 2. Volatile substances of siders and fermented diffusion juice
Наименование Массовая концентрация ароматических компонентов, мг/дм3
компонента Сидры из свежего сусла Сидры из восстановленного сока Сброженный диффузионный сок
Альдегиды
ацетальдегид 11,03-57,37 16,49-32,83 19,81
фурфурол 0,73-7,68 2,64-4,20 11,84
2,3-бутиленгликоль р 105,74-275,68 150,12-194,74 167,20
2,3-бутиленгликоль м 49,34-118,82 64,43-99,02 76,129
Итого 166,84-459,55 203,68-331,79 274,98
Кетоны
ацетоин менее 0,50*-6,02 3,74-11,20 менее 0,50*
Сложные эфиры
метилацетат менее 0,50*-13,25 5,45-10,21 менее 0,50*
этилацетат 12,08-56,41 9,30-19,28 7,53
этилкапроат 0,30-3,36 2,33-7,65 3,87
этиллактат 0,47-19,44 4,49-4,83 3,89
этилкапринат 1,40-8,71 1,72-1,74 5,77
Итого 23,91-73,43 23,29-43,71 21,06
Спирты
метанол 1,79-98,62 14,60-36,22 16,05
Высшие спирты
2-пропанол 0,50-1,25 0,24 менее 0,50*
1-пропанол 8,43-33,90 10,90-16,44 13,18
изобутанол 18,10-37,37 6,87-29,46 19,45
1-бутанол менее 0,5*-50,90 2,01-6,49 5,74
изоамиловый 131,19-229,12 32,79-158,31 93,18
1-гексанол 0,31-6,06 1,17-4,06 2,67
Итого 158,53-285,50 56,88-208,86 134,22
Летучие кислоты
уксусная 86,30-242,80 129,66-153,07 92,71
пропионовая менее 0,50*-11,01 менее 0,50*-1,50 менее 0,50*
изомасляная 0,53-3,19 1,63-5,17 2,55
масляная менее 0,50*-16,36 2,85 менее 0,50*
изовалериановая менее 0,50*-28,53 4,83-4,95 менее 0,50*
Итого 86,83-243,62 138,97-165,92 95,26
1,2-пропиленгликоль 2,60-43,86 22,98-26,31 17,34
фенилэтанол 7,03-48,71 27,24-27,49 21,66
Примечание. *- нижняя граница диапазона определения.
приготовлены. В сброженном диффузионном соке определена наименьшая суммарная концентрация сложных эфиров (см. табл. 2).
В большинстве проанализированных сидров высших спиртов было идентифицировано больше, чем сложных эфиров. Это, вероятно, связано с тем, что основное количество высших спиртов образуется во время брожения из аминокислот в результате метаболизма дрожжей, как и ароматические альдегиды [10]. Считается, что высшие спирты положительно влияют на органолептические характеристики яблочного сидра [12]. В исследуемых образцах были идентифицированы 1-пропанол, 2-пропанол, изобутанол, 1-бутанол, изоамиловый, 1-гексанол, которые привносят в сидры тона зеленого яблока и легкие травянистые оттенки [13, 14].
В результате изучения легколетучих компонентов установлено, что основными химическими группами из данных соединений в сидрах были ароматические альдегиды (в среднем 46,9% от общего состава легколетучих веществ), высшие спирты (26,0%), летучие кислоты (22,0%) и сложные эфиры (4,9%) (рисунок). Концентрации летучих компонентов в изученных сидрах и в сброженном диффузном соке различались в зависимости от сырья, которое было использовано для их приготовления (свежее сусло, восстановленный сок, диффузионный сок). Наибольшие концентрации легколетучих веществ были определены в сидрах из свежего сусла по всем исследуемым группам ароматических компонентов. Стоит отметить, что результаты исследования легколетучих веществ коррелируют с результатами органолептического анализа.
Концентрации ароматических компонентов сортовых сидров из свежего сусла варьировали в широких диапазонах, что обусловлено сортовыми особенностями яблок, из которых они были изготовлены.
Катионы щелочных и щелочноземельных металлов, относящиеся к макроэлементам, являются важными компонентами химического состава яблок и сидров [15], т.к. принимают участие в окислительно-восстановительных биохимических процессах, а также в различных химических реакциях. Так, избыток калия и кальция может привести к образованию кристаллических помутнений [16], а в некоторых случаях минеральный состав плодов яблони может облегчить идентификацию продуктов переработки и подтвердить их натуральность [17, 18].
В исследуемых образцах сидров была определена массовая концентрация калия, натрия, магния, кальция, а также иона аммония, по концентрации которого можно судить о доле свободных аминокислот (табл. 3).
В результате изучения щелочных и щелочноземельных катионов металлов установлено, что в сброженном диффузионном соке значение показателя калия было на 71% ниже среднего значения данного показателя в сидрах из свежего сусла, но на 39% больше, чем в сидре из сока восстановленного, что может быть связано с выпадением солей калия в осадок во время процессов, происходящих при концентрировании сока. Известно, что максимальная концентрация калия сосредоточена в кожице яблок, этим объясняется его значительное содержание в сброженном диффузионном соке [19]. Значимое
Ароматобразующие компоненты
Сидры из свежего сусла
350 Сидры из восстановленного
сока
300 = Сброженный диффузный сок
250 ms 200 s 150 100 50 0
альдегиды высшие спирты летучие кислоты сложные эфиры Ароматобразующие компоненты (средние значения) сидров и диффузионного сока Aroma-forming components (average values) of ciders and fermented diffusion juice
Таблица 3. Результаты исследования щелочных и щелочноземельных катионов металлов в сидрах и сброженном диффузионном соке
Table 3. Alkaline and alkaline earth metal cations in ciders and fermented diffusion juice
Наименование образца Аммоний, мг/дм3 Массовая концентрация катионов металлов, мг/дм3
калий натрий магний кальций
Сидры из свежего сусла Сидры из восстановленного сока Сброженный диффузионный сок менее 1,0*-43 менее 1,0*-4,8 1,0±0,2 699-2150 181-320 411±41 7,1-43,4 15,8-38,0 11,6±1,30 12,8-43,1 9,06-32,90 17,4±1,9 4,54-43,90 23,7-80,5 22,4±2,2
Примечание. *- нижняя граница диапазона определения.
содержание кальция в сидре из восстановленного сока, вероятно, связано с его разбавлением водой. Концентрации натрия и магния в опытных образцах различались незначительно.
Фенольные вещества являются важными компонентами химического состава яблок, предназначенных для производства сидра, оказывающих большое влияние на органолептические характеристики, а именно цвет, полноту, танинность и коллоидную стабильность готового напитка. Кроме того, некоторые фенольные соединения являются предшественниками ароматических компонентов сидра [20]. В исследуемых образцах определяли массовые концентрации фенолкарбоновых (хлорогеновую, никотиновую, оротовую, кофейную и галловую) и аскорбиновой кислот (табл. 4).
В сброженном диффузионном соке концентрация аскорбиновой кислоты была наименьшей, т.к. выжимка является вторичным продуктом переработки яблок, а значительная часть этого витамина перешла в свежее сусло, оставшаяся часть разрушилась при окислительно-восстановительных процессах во время брожения. Аналогичные данные получены при исследовании сидров из восстановленного сока. Интересно отметить, что в сброженном диффузионном соке концентрации хлорогеновой (9,5 мг/дм3) и галловой (1,9 мг/дм3) кислот преобладали над соответствующими показателями сидров из свежего сусла и восстановленного сока. Также отмечена массовая концентрация оротовой кислоты (4,7 мг/дм3). Полученные данные можно объяснить тем, что во время технологического процесса приготовления сидров из свежего сусла происходит неполное извлечение экстрактивных веществ из кожицы плодов яблони, т.е. яблочная выжимка содержит биологически активные вещества,
которые не полностью извлекаются из кожицы плода яблони при производстве сидра. Поэтому для рационального использования вторичных сырьевых ресур-сов-представляет интерес рассмотреть возможность вторичного использования яблочной выжимки, например, при производстве фруктовых (плодовых) спиртов для крепких напитков [21], получаемых путем дистилляции сброженных диффузионных соков.
Органические кислоты, содержащиеся в сидрах, имеют различное происхождение: некоторые (яблочная, лимонная) переходят из мякоти плода яблони в сусло, другие образуются в процессе брожения и выдержки [22, 23]. Янтарная, уксусная, молочная кислоты являются продуктами цикла трикарбоновых кислот (Кребса), синтез которых в основном происходит при спиртовом брожении [24, 25]. В исследуемых образцах был изучен состав органических кислот (табл. 5).
В сброженном диффузионном соке концентрация молочной кислоты была выше, чем яблочной, это подтверждает то, что кроме спиртового брожения в данном образце прошла яблочно-молочная ферментация. Янтарной кислоты в сброженном диффузионном соке не идентифицировано. Возможно, это связано с тем, что она образуется из лимонной кислоты, которая не была, в свою очередь, обнаружена в выжимке, а ее незначительное присутствие в сброженном диффузионном соке говорит о том, что она образовалась в процессе брожения. По концентрации лимонной кислоты в образцах сидров из восстановленного сока можно судить об использовании производителями лимонной кислоты для корректировки органо-лептического показателя «вкус». В сидрах из свежего сусла основной органической кислотой была яблочная, также обнаружены в меньших концентрациях янтарная, лимонная, уксусная и молочная кислоты.
Таблица 4. Массовая концентрация аскорбиновой кислоты и фенолкарбоновых кислот в сидрах и сброженном диффузионном соке
Table 4. Mass concentration of ascorbic acid and phenolic carboxylic acids in ciders and fermented diffusion juice
Наименование образца Аскорбиновая Фенолкарбоновые кислоты, мг/дм3
кислота, мг/дм3 хлорогеновая никотиновая оротовая кофейная галловая
Сидры из свежего сусла 7,1-48,0 1,1-8,2 менее 1,0*-4,1 менее 1,0*-8,1 менее 1,0*-5,0 менее 1,0*-1,6
Сидры из восстановленного сока 3,8-4,3 5,1-5,3 менее 1,0*-2,8 1,2-1,8 менее 1,0*-1,1 менее 1,0*-1,2
Сброженный диффузионный сок 2,3±0,5 9,5±2,3 менее 1,0* 4,7±1,1 1,7±0,4 1,9±0,5
Наименование образца Массовая концентрация органических кислот, г/дм3
яблочная янтарная лимонная молочная
Сидры из свежего сусла Сидры из восстановленного сока Сброженный диффузионный сок 3,12-7,09 1,17-1,73 0,78±0,10 0,26-0,86 0,19-0,36 менее 0,05* 0,02-1,66 2,69-4,53 0,19±0,06 0,06-0,31 0,08-0,19 1,95±0,27
Примечание. *- нижняя граница диапазона определения.
Примечание. *- нижняя граница диапазона определения.
Таблица 5. Органические кислоты в сидрах и сброженном диффузионном соке Table 5. Organic acids in ciders and fermented diffusion juice
ВЫВОДЫ
Основными химическими группами ароматобра-зующих компонентов исследуемых сидров были ароматические альдегиды (в среднем 46,9% от общего состава летучих веществ), высшие спирты (26,0%), летучие кислоты (22,0%) и сложные эфиры (4,9%). Концентрации всех групп ароматического комплекса были ниже в сброженном диффузионном соке, за исключением фурфурола, образовавшегося из полисахаридов и пектиновых веществ яблочной выжимки (кожицы и мезги). Концентрации щелочных и щелочноземельных катионов металлов, органических кислот, аскорбиновой кислоты и фенолкарбоновых кислот в сброженном диффузионном соке и сидрах из восстановленного сока были значительно ниже, чем в сидрах из свежего сусла. Полученные результаты
исследования биохимического состава сидров коррелируют с органолептическими показателями. У сидров из свежего сусла аромат был ярким, сложным, развитым, а вкус более слаженным, гармоничным, полным с «живой» кислотностью. Однако сброженный диффузионный сок имел превалирующие концентрации хлорогеновой, галловой и оротовой кислот из-за неполного их извлечения из кожицы и мезги яблок. В связи с этим необходимо рассмотреть возможность вторичного использования яблочной выжимки, например, в технологии фруктовых (плодовых) спиртов для крепких алкогольных напитков, получаемых перегонкой сброженной плодовой мезги и (или) сброженных плодовых выжимок. Вовлечение вторичного сырья в переработку позволит рационально использовать вторичные сырьевые ресурсы.
СПИСОК
1. Onofri L. A note on the economics of fruit wines: state of the arts and research gaps // Horticulturae. 2022. Vol. 8, no. 2. P. 163. https://doi.org/10.3390/ horticulturae8020163.
2. Calugar P.C., Coldea T.E., Salanta Pop C.R., Pasqualone A., Burja-Udrea C., Zhao H., et al. An overview of the factors influencing apple cider sensory and microbial quality from raw materials to emerging processing technologies // Processes. 2021. Vol. 9, no. 3. P. 502. https://doi.org/10.3390/pr9030502.
3. Basalekou M., Kyraleou M., Kallithraka S. Authentication of wine and other alcohol-based beverages - future global scenario. In: Future foods. Global trends, opportunities, and sustainability challenges. Academic Press, 2022. Vol. 38. Р. 669-695. https://doi. org/10.1016/B978-0-323-91001-9.00028-1.
4. Ranaweer K.R., Gonzaga L.S., Capone D.L., Bastian S.E.P., Jefferya D.W. Authenticity and traceability in the wine industry: from analytical chemistry to consumer perceptions. In: Comprehensive foodomics. Elsevier, 2021. P. 452-480. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100596-5.22876-X.
5. Панасюк А.Л., Кузьмина Е.И., Свиридов Д.А., Харламова Л.Н., Шилкин А.А. Способы выявления фальсификата винных напитков // Актуальные вопросы индустрии напитков. 2019. N 3. С. 169-173. https://doi. org/10.21323/978-5-6043128-4-1-2019-3-169-173.
6. Sandhu D., Morya S. A review on the comparative study of nutraceutically activated fruits and herbs based wines // Applied and Natural Science Foundation. 2022. Vol. 14, no. 2. https://doi.org/10.31018/ jans.v14i2.3429.
7. Wang H., Zhang Y., Ren S., Pei J., Li Z. Athermal concentration of apple juice by forward osmosis: process performance and membrane fouling propensity // Chemical Engineering Research and Design. 2022. Vol. 177. Р. 569-577. https://doi.org/10.1016/j. cherd.2021.11.023.
8. Medina S., Perestrelo R., Pereira R., Camara J.S. Evaluation of volatilomic fingerprint from apple fruits to ciders: a useful tool to find putative biomarkers for each apple variety // Foods. 2020. Vol. 9, no. 12. Р. 1830. https://doi.org/10.3390/foods9121830.
9. Magalhaes F., Krogerus K., Vidgren V., Sandell M., Gibson B. Improved cider fermentation performance
and quality with newly generated Saccharomyces cer-evisiae x Saccharomyces eubayanus hybrids // Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 2017. Vol. 44, no. 8. P. 1203-1213. https://doi.org/10.1007/ S10295-017-1947-7.
10. Lachenmeier D.W., Haupt S., Schulz K. Defining maximum levels of higher alcohols in alcoholic beverages and surrogate alcohol products // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2008. Vol. 50, no. 3. Р. 313321. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2007.12.008.
11. Antón M.J., Valles B.S., Hevia A.G., Lobo A.P. Aromatic profile of ciders by chemical quantitative, gas chromatography-olfactometry, and sensory analysis // Journal of Food Science. 2013. Vol. 79, no. 1. Р. S92-S99. https://doi.org/10.1111/1750-3841.12323.
12. Rosend J., Kuldjarva R., Rosenvald S., Paal-me T. The effects of apple variety, ripening stage, and yeast strain on the volatile composition of apple cider // Heliyon. 2019. Vol. 5, no. 6. Р. 01953. https://doi. org/10.1016/j.heliyon.2019.e01953.
13. Guichard H., Poupard P., Legoahec L., Millet M., Bauduin R., Michel J., et al. Brettanomyces anomalus, a double drawback for cider aroma // LWT. 2019. Vol. 102. Р. 214-222. https://doi.org/10.1016/j. lwt.2018.12.033.
14. Sousa A., Vareda J., Pereira R., Silva C., Cámara J.S., Perestrelo R. Geographical differentiation of apple ciders based on volatile fingerprint // Food Research International. 2020. Vol. 137. Р. 109550. https://doi. org/10.1016/j .food res .2020.109550.
15. Vidot K., Rivard C., Vooren G.V., Sire R., Laha-ye M. Metallic ions distribution in texture and phenolic content contrasted cider apples // Postharvest Biology and Technology. 2020. Vol. 160. Р. 111046. https://doi. org/10.1016/j.postharvbio.2019.111046.
16. Гниломедова Н.В., Червяк С.Н., Весю-това А.В. Физические способы стабилизации вин против кристаллических помутнений // Магарач. Виноградарство и виноделие. 2020. Т. 22. N 3. С. 277-282. https://doi.org/10.35547/IM.2020.22.3.018.
17. Kosseva M.R., Joshi V.K., Panesar P.S. Science and technology of fruit wine production. Academic Press, 2017. 727 p. https://doi.org/10.1016/C2013-0-13641-0.
18. Squadrone S., Brizio P., Stella C., Mantia M., Ped-eriva S., Giordanengo G., et al. Distribution and bioaccu-
mulation of trace elements and lanthanides in apples from Northwestern Italy // Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2020. Vol. 62. Р. 126646. https://doi.org/10.1016/jjtemb.2020.126646.
19. Ширшова А.А., Агеева Н.М., Прах А.В., Шелудько О.Н. Влияние сорта яблок на концентрацию аминокислот в свежих и сброженных яблочных соках и концентрацию ароматобразующих компонентов сидров // Плодоводство и виноградарство Юга России. 2020. N 66. С. 369-381. http://doi.org/10.30679/2219-5335-2020-6-66-369-381.
20. Bortolini D.G., Benvenutti L., Demiate I.M., Nogueira A., Alberti A., Zielinski A.A.F. A new approach to the use of apple pomace in cider making for the recovery of phenolic compounds // LWT. 2020. Vol. 126. Р. 109316. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109316.
21. Шелудько О.Н., Ширшова А.А., Прах А.В., Редька В.М., Бахметов Р.Н. Влияние технологии производства спиртов на органолептические показатели напитков из виноградного сырья // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2022. N 5.
C. 24-27. https://doi.Org/10.26297/0579-3009.2022.5.5.
22. Zhang Z., Lan Q., Yu Y., Zhou J., Lu H. Comparative metabolome and transcriptome analyses of the properties of Kluyveromyces marxianus and Saccharomyces yeasts in apple cider fermentation // Food Chemistry: Molecular Sciences. 2022. Vol. 4. P. 100095. https:// doi.org/10.1016/j.fochms.2022.100095.
23. Moreno J., Peinado R. Enological chemistry. Academic Press, 2012. 429 p. https://doi.org/10.1016/ C2011-0-69661-9.
24. Robles A., Fabjanowicz M., Chmiel T., Ptotka-Wasylka J. Determination and identification of organic acids in wine samples. Problems and challenges // TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2019. Vol. 120. P. 115630. https://doi.org/10.1016/j.trac.2019.115630.
25. Han Y., Du J. A comparative study of the effect of bacteria and yeasts communities on inoculated and spontaneously fermented apple cider // Food Microbiology. 2023. Vol. 111. P. 104195. https://doi. org/10.1016/j.fm.2022.104195.
REFERENCES
1. Onofri L. A note on the economics of fruit wines: state of the arts and resea rch ga ps. Horticulturae. 2022;8(2):163. https://doi.org/10.3390/horticulturae8020163.
2. Calugar P.C., Coldea T.E., Salanta Pop C.R., Pasqualone A., Burja-Udrea C., Zhao H., et al. An overview of the factors influencing apple cider sensory and microbial quality from raw materials to emerging processing technologies. Processes. 2021;9(3):502. https://doi.org/10.3390/pr9030502.
3. Basalekou M., Kyraleou M., Kallithraka S. Authentication of wine and other alcohol-based beverages - future global scenario. In: Future foods. Global trends, opportunities, and sustainability challenges. Academic Press; 2022, vol. 38, p. 669-695. https://doi. org/10.1016/B978-0-323-91001-9.00028-1.
4. Ranaweer K.R., Gonzaga L.S., Capone D.L., Bastian S.E.P., Jefferya D.W. Authenticity and traceability in the wine industry: from analytical chemistry to consumer perceptions. In: Comprehensive foodomics. Elsevier; 2021, p. 452-480. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100596-5.22876-X.
5. Panasyuk A.L., Kuzmina E.I., Sviridov D.A., Kharlamova L.N., Shilkin A.A. Identifying methods of wine drinks counterfeit. Aktual'nye voprosy industrii napitkov. 2019;(3):169-173. (In Russian). https://doi. org/10.21323/978-5-6043128-4-1-2019-3-169-173.
6. Sandhu D., Morya S. A review on the comparative study of nutraceutically activated fruits and herbs based wines. Applied and Natural Science Foundation. 2022;14(2). https://doi.org/10.31018/jans.v14i2.3429.
7. Wang H., Zhang Y., Ren S., Pei J., Li Z. Athermal concentration of apple juice by forward osmosis: process performance and membrane fouling propensity. Chemical Engineering Research and Design. 2022;177:569-577. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2021.11.023.
8. Medina S., Perestrelo R., Pereira R., Camara J.S. Evaluation of volatilomic fingerprint from apple fruits to ciders: a useful tool to find putative biomarkers for each apple variety. Foods. 2020;9(12):1830. https:// doi .org/10.3390/foods9121830.
9. Magalhaes F., Krogerus K., Vidgren V., San-dell M., Gibson B. Improved cider fermentation performance and quality with newly generated Saccharomyces cerevisiae x Saccharomyces eubayanus hybrids. Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 2017;44(8):1203-1213. https://doi.org/10.1007/ s10295-017-1947-7.
10. Lachenmeier D.W., Haupt S., Schulz K. Defining maximum levels of higher alcohols in alcoholic beverages and surrogate alcohol products. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2008;50(3):313-321. https:// doi.org/10.1016/j.yrtph.2007.12.008.
11. Antón M.J., Valles B.S., Hevia A.G., Lobo A.P. Aromatic profile of ciders by chemical quantitative, gas chromatography-olfactometry, and sensory analysis. Journal of Food Science. 2013;79(1):S92-S99. https:// doi.org/10.1111/1750-3841.12323.
12. Rosend J., Kuldjarva R., Rosenvald S., Paalme T. The effects of apple variety, ripening stage, and yeast strain on the volatile composition of apple cider. Heli-yon. 2019;5(6):01953. https://doi.org/10.1016/j.heliy-on.2019.e01953.
13. Guichard H., Poupard P., Legoahec L., Millet M., Bauduin R., Michel J., et al. Brettanomyces anomalus, a double drawback for cider aroma. LWT. 2019;102:214-222. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2018.12.033.
14. Sousa A., Vareda J., Pereira R., Silva C., Cámara J.S., Perestrelo R. Geographical differentiation of apple ciders based on volatile fingerprint. Food Research International. 2020;137:109550. https://doi. org/10.1016/j.foodres.2020.109550.
15. Vidot K., Rivard C., Vooren G.V., Sire R., Laha-ye M. Metallic ions distribution in texture and phenolic content contrasted cider apples. Postharvest Biology and Technology. 2020;160:111046. https://doi. org/10.1016/j.postharvbio.2019.111046.
16. Gnilomedova N.V., Cherviak S.N., Vesyutova A.V. Physical methods for wine stabilization against crystalline haze. Magarach. Vinogradarstvo i vinodelie = Magarach. Viticulture and Vinemaking. 2020;22(3):277-282. (In
Russian). https://doi.Org/10.35547/IM.2020.22.3.018.
17. Kosseva M.R., Joshi V.K., Panesar P.S. Science and technology of fruit wine production. Academic Press; 2017. 727 p. https://doi.org/10.1016/C2013-0-13641-0.
18. Squadrone S., Brizio P., Stella C., Mantia M., Ped-eriva S., Giordanengo G., et al. Distribution and bioaccumulation of trace elements and lanthanides in apples from Northwestern Italy. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2020;62:126646. https://doi. org/10.1016/j.jtemb.2020.126646.
19. Shirshova A.A., Ageyeva N.M., Prakh A.V., Shelud'ko O.N. Influence of apple variety the concentration of amino acids in fresh and fermented apple juices and the concentration of aromatic forming components of ciders. Plodovodstvo i vinogradarstvo Yuga Rossii = Fruit growing and viticulture of South Russia. 2020;(66):369-381. (In Russian). http://doi. org/10.30679/2219-5335-2020-6-66-369-381.
20. Bortolini D.G., Benvenutti L., Demiate I.M., Nogueira A., Alberti A., Zielinski A.A.F. A new approach to the use of apple pomace in cider making for the recovery of phenolic compounds. LWT. 2020;126:109316. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109316.
21. Sheludko O.N., Shirshova A.A., Prach A.V., Red-ka V.M., Bakhmetov R.N. Influence of alcohol produc-
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Ширшова Анастасия Александровна,
к.т.н., старший научный сотрудник НЦ «Виноделие»,
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия»,
350072, г. Краснодар, ул. 40-летия Победы, 39, Российская Федерация, Eвnastasiу[email protected] https://orcid.org/0000-0003-1428-5935
Наталья Михайловна Агеева,
д.т.н., профессор,
главный научный сотрудник НЦ «Виноделие», Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия»,
350072, г. Краснодар, ул. 40-летия Победы, 39,
Российская Федерация,
https://orcid.org/0000-0002-9165-6763
Шелудько Ольга Николаевна,
д.т.н., к.х.н., доцент,
заведующая НЦ «Виноделие»,
Федеральное государственное бюджетное научное
учреждение «Северо-Кавказский федеральный
научный центр садоводства, виноградарства,
виноделия»,
350072, г. Краснодар, ул. 40-летия Победы, 39, Российская Федерация, [email protected] https://orcid.org/0000-0002-1325-9762
tion technology on the organoleptic characteristics of beverages from grape raw materials. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Pishchevaya tekhnologiya = Izvestiya Vuzov. Food Technology. 2022;(5):24-27. (In Russian). https://doi.org/10.26297/0579-3009.2022.5.5.
22. Zhang Z., Lan Q., Yu Y., Zhou J., Lu H. Comparative metabolome and transcriptome analyses of the properties of Kluyveromyces marxianus and Saccharo-myces yeasts in apple cider fermentation. Food Chemistry: Molecular Sciences. 2022;4:100095. https://doi. org/10.1016/j.fochms.2022.100095.
23. Moreno J., Peinado R. Enological chemistry. Academic Press; 2012. 429 p. https://doi.org/10.1016/ C2011-0-69661-9.
24. Robles A., Fabjanowicz M., Chmiel T., Ptot-ka-Wasylka J. Determination and identification of organic acids in wine samples. Problems and challenges. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2019;120:115630. https://doi.org/10.1016/j.trac.2019.115630.
25. Han Y., Du J. A comparative study of the effect of bacteria and yeasts communities on inoculated and spontaneously fermented apple cider. Food Microbiology. 2023;111:104195. https://doi.org/10.1016Zj. fm.2022.104195.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Anastasia A. Shirshova,
Cand. Sci. (Engineering), Senior Researcher, Scientific Center "Wine-making", North-Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-making, 39, 40-letiya Pobedy St., Krasnodar, 350072, Russian Federation, [email protected] https://orcid.org/0000-0003-1428-5935
Natalia M. Ageyeva,
Dr. Sci. (Engineering), Professor, Chief Researcher, Scientific Center "Wine-making", North-Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-making, 39, 40-letiya Pobedy St., Krasnodar, 350072, Russian Federation, [email protected]
https://orcid.org/0000-0002-9165-6763 Olga N. Sheludko,
Dr. Sci. (Engineering), Cand. Sci. (Chemistry), Associate Professor,
Head of Scientific Center "Wine-making", Federal State Scientific Budget Institution North-Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-making, 39, 40-letiya Pobedy St., Krasnodar, 350072, Russian Federation, [email protected] https://orcid.org/0000-0002-1325-9762
Храпов Антон Александрович,
младший научный сотрудник селекционно-биотехнологической лаборатории, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия»,
350072, г. Краснодар, ул. 40-летия Победы, 39, Российская Федерация, [email protected]
https://orcid.org/0000-0001-6436-1970
Ульяновская Елена Владимировна,
д.с.-х.н., заведующая лабораторией сортоизучения и селекции садовых культур, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия»,
350072, г. Краснодар, ул. 40-летия Победы, 39, Российская Федерация, [email protected] https://orcid.org/0000-0003-3987-7363
Чернуцкая Евгения Анатольевна,
аспирант, младший научный сотрудник лаборатории сортоизучения и селекции садовых культур, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия»,
350072, г. Краснодар, ул. 40-летия Победы, 39, Российская Федерация, [email protected] https://orcid.org/0000-0001-5140-9891
Вклад авторов
Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
Информация о статье
Поступила в редакцию 21.02.2023. Одобрена после рецензирования 27.04.2023. Принята к публикации 30.05.2023.
Anton A. Khrapov,
Junior Researcher,
Selection and Biotechnological Laboratory, North-Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-making, 39, 40-letiya Pobedy St., Krasnodar, 350072, Russian Federation, [email protected]
https://orcid.org/0000-0001-6436-1970
Elena V. Ulyanovskaya,
Dr. Sci. (Agriculture),
Head of Laboratory of Variety Study and Breeding of Garden Crops,
North-Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-making, 39, 40-letiya Pobedy St., Krasnodar, 350072, Russian Federation, [email protected] https://orcid.org/0000-0003-3987-7363
Evgenia A. Chernutskaya,
Junior Researcher,
Laboratory of Variety Study and Breeding of Garden Crops,
North-Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-making, 39, 40-letiya Pobedy St., Krasnodar, 350072, Russian Federation, [email protected] https://orcid.org/0000-0001-5140-9891
Contribution of the authors
The authors contributed equally to this article.
Conflict interests
The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.
The final manuscript has been read and approved by all the co-authors.
Information about the article
The article was submitted 21.02.2023. Approved after reviewing 27.04.2023. Accepted for publication 30.05.2023.
