CC BY
23
УДК 66.097.4:663.4
Применение
активаторов брожения «ВИТОЛ»
в пивоваренной промышленности
|А. А. Мартынов
ООО «НПП «ИстПродукт», Москва
Ключевые слова: пивоваренная промышленность; активатор брожения; витамины; микроэлементы; аминокислоты.
Keywords: brewery; attenuation activator; vitamins; microelements; amino acids.
Активатор брожения — это вещество, повышающее бродильную активность дрожжевой клетки за счет ускорения целого ряда метаболических реакций.
Многие соединения, активно влияющие на бродильную активность дрожжей ЗаесНаготуевз, давно известны и подробно описаны в научной литературе. Однако есть ряд особенностей при применении различных активаторов непосредственно в производстве, на которые мы хотим обратить внимание читателя.
В настоящее время предлагается ряд комплексов, часто именуемых дрожжевыми подкормками, относительно которых имеется положительный опыт применения в бродильных производствах.
Термин «дрожжевая подкормка» не совсем верно отражает состав и свойства описываемых продуктов.
Состав данных препаратов можно разделить на три группы:
водорастворимые витамины группы В;
микроэлементы, источником которых обычно служат сульфаты цинка, марганца и т. д.;
источники азотного и фосфорного питания, которые, в свою очередь, подразделяют на органические и неорганические соединения.
Из трех групп соединений к термину «подкормка», строго говоря, можно отнести лишь источники азота и фосфора, так как эти соединения усваиваются клеткой и используются ей в качестве строительного материала и / или как источник энергии.
Витамины и микроэлементы относят к факторам роста, т. е. это вещества, которые непосредственно не являются источником энергии и / или строительным материалом для клетки, но служат катализаторами ферментативных реакций, т. е. это соединения, без которых невозможно течение метаболических процессов.
Все эти вещества по отдельности и в совокупности при добавлении в бродящую среду дают ускорение сбраживания сахаров и накопления биомассы и потому именуются активаторами брожения [1].
Причем некоторые факторы обязательно должны присутствовать в среде, они незаменимы. Другие же могут синтезироваться или с успехом заменяться другими соединениями.
Рассмотрим применение активаторов брожения в пивоварении.
Самый простой вариант создания активирующего комплекса — это составить набор из всех соединений, описанных в литературе как факторы роста для дрожжей. Безусловно, это даст ощутимый результат для производства, но при детальном рассмотрении выявляется ряд особенностей, зачастую не учитывающихся при создании комплексов подкормок.
Подробнее остановимся на витаминах группы В и источниках азотного питания.
Известно, что витамин Н необходим дрожжам БассНаготусвз, как и многим другим организмам. Этот витамин играет ключевую роль в ряде ферментативных реак-
2011
18
ций гликолиза и азотного обмена. В то же время активирующее действие биотина ярко проявляется в условиях отсутствия других факторов роста, т. е. в основном на синтетических средах [2]. Пророщен-ное зерно богато всеми витаминами группы В, в том числе содержит и биотин, хотя состав пивного сусла, конечно, непостоянен [1, 3]. Дрожжи способны синтезировать биотин, и, что самое главное, его отсутствие или недостаток в среде на начало брожения способно, как показывает практика бродильных производств, компенсироваться наличием достаточного количества тиамина и пантотеновой кислоты [2, 4]. Тиамин представляет собой кофермент, необходимый для многих реакций декарбоксилирования. Пантотеновая кислота входит в состав кофермента А, который имеет решающее значение для процессов биологического ацетилирова-ния [2].
Безусловно, с научной точки зрения биотин представляет интерес как активирующий фактор брожения. Но в настоящее время кормовые формы витамина Н предлагаются всего лишь с 2%-ным содержанием действующего вещества и весьма дорогостоящи. При анализе затрат и полученного результата в условиях производства экономическая целесообразность применения витамина Н представляется сомнительной. А вот добавление тиамина, особенно в сочетании с неорганическим азотом, дает отличный активирующий эффект и вполне компенсирует материальные затраты на их применение [1, 2].
Хочется отметить также применение витамина В2 — рибофлавина, который также можно встретить в составе дрожжевых подкормок. Рибофлавин, безусловно, участвует в обменных процессах, но он активно синтезируется дрожжами, максимум его накопления в бродящей среде отмечается к концу брожения. А вот для молочнокислых бактерий он является незаменимым фактором роста, т. е. обязательно должен содержаться в субстрате. На основании этого обогащение сусла рибофлавином на ранней стадии брожения не может считаться удачным технологическим приемом [2].
В качестве источников азота и фосфора в составе подкормок для пивоваренной промышленности применяют минеральные соли как источник катиона аммония и органическую форму — смесь аминокислот, соевую или кукурузную муку.
Очень интересно активирующее действие различных форм азота. Здесь азот выступает именно как подкормка, т. е. строительный элемент. Если говорить об азотном обмене дрожжей, то, как не удивительно, дрожжевой клетке легче синтезировать необходимую аминокислоту из неорганического азота и сахаров, чем потребить их напрямую из питательной среды. Исключение составляют лишь аспарагино-вая и глутаминовая аминокислоты и их амиды [1, 2]. При недостатке одной из аминокислот в условиях отсутствия свободного катиона аммония клетка вынуждена проводить сложные реакции трансаминирова-ния, дезаминирования аминокислот через ряд промежуточных соединений. Цепь превращений бывает очень длинной, данный процесс энергозатратен [4, 5]. При культивировании на средах, содержащих органический и неорганический азот, в первую очередь потребляется неорганическая форма, усвоение аминокислот происходит хуже. Для усвоения аминокислот необходимы определенные концентрации и сочетание их в среде [1, 2].
Пивное сусло — богатая среда по содержанию аминокислот, полипептидов малой молекулярной массы, которые также способны потребляться клеткой дрожжей. Добавление аминокислот и тем более муки, которая, по сути, содержит нативный белок (последний не может утилизироваться непосредственно), может представлять интерес в очень значительных концентрациях — около 0,5-1,0 г / л и более [2]. При использовании подкормки мы говорим о концентрациях, как минимум, на порядок меньших. На фоне органического азота самого сусла подобная «активация» выглядит сомнительно.
Более интересным может быть замена органического азота на неорганический, например сульфат аммония. Со времен Пастера известно, что аммонийная форма азота может полностью обеспе-
чить потребность БассНаготусвз [1, 2]. На начальной стадии брожения сульфат аммония потребляется для построения недостающих аминокислот, которые в сочетании с органическим азотом сусла активно включаются в обмен, что способствует более интенсивному процессу усвоения углеводов на начальных стадиях процесса, снимает эффект «затянутости» брожения.
Аммиачный азот в виде фосфата, сульфата или хлорида активен в концентрации уже 50 мг/л [2, 3]. Смешанный источник азота в среде, исходя из вышесказанного, всегда предпочтительнее, так как уже на начальном этапе брожения создаются все условия для интенсивного синтеза белков клетки, а следовательно, и общего обмена веществ.
Таким образом, при культивировании дрожжей БассНаготусвз на пивном сусле в качестве активирующего вещества более целесообразно вводить соль аммония, которая прекрасно дополнит аминокислотный и пептидный состав пивного сусла, компенсируя непостоянство состава питательной среды.
Что касается фосфора — важнейшего элемента, входящего в состав нуклеиновых кислот, кофер-ментов и других важнейших соединений, то при подготовке сусла за счет работы ферментов фосфатаз значительное количество фосфата переходит в раствор и бывает достаточно для нормального обмена дрожжей [4]. Фосфат из неорганических солей усваивается слабо, не более чем на 1/3 [2, 3]. Потребление фосфора заканчивается в первые 6—12 ч брожения. Но в начале брожения концентрация фосфат-иона в среде оказывает активирующее воздействие, оно важно для начала брожения, в частности для гликолитического распада сахаров [4, 5]. Поэтому целесообразно дополнять активирующий комплекс для дрожжей солями ортофосфор-ной кислоты.
Активирующее действие микроэлементов показано для всех видов БассНаготусвз: марганец, цинк в дозах несколько десятых миллиграмм на 1 л стимулируют рост и брожение. Это достаточно дешевый материал для применения в услови-
ях производства, имеющий хороший активирующий эффект [2].
В составе продуктов серии «ВИ-ТОЛ» мы постарались учесть все вышеизложенные особенности метаболизма дрожжей.
«ВИТОЛ» состоит из комплекса витаминов группы В, активно влияющих на ускорение спиртового брожения, комплекса солей азота и фосфора в наиболее усваиваемой форме и, конечно, микроэлементов, имеющих хорошую активирующую способность.
Препарат «ВИТОЛ» вносится в охмеленное сусло и/или на стадии дрожжегенерации. За счет отсутствия в составе органических компонентов риск заражения посторонней микрофлорой минимален. Конечная концентрация препарата в среде рассчитана таким образом, чтобы не было влияния его на качество готового продукта. В процессе роста дрожжей препарат достаточно полно усваивается клетками дрожжей за счет отсутствия соединений, чье активирующее действие выражено слабо.
«ВИТОЛ» можно рекомендовать как при 100%-ной работе на солоде, так и при различной степени его замены. Особенно «ВИТОЛ» рекомендуется при производстве пивной основы. Дозировка препарата учитывает условия производства в каждом конкретном случае.
Серия продуктов «ВИТОЛ» для пивоваренной промышленности включает также антиокислитель, применяемый для предотвращения окисления готового продукта и придания ему дополнительной стойкости.
ЛИТЕРАТУРА
1. Коновалов, С. А. Биохимия дрожжей / С. А. Коновалов. — М.: Пищевая промышленность, 1980. — 271 с.
2. Риберо-Гайон, Ж. Теория и практика виноделия. Т. 2./Ж. Риберо-Гайон, Э. Пей-но, П. Риберо-Гайон, П. Сюдро. — М.: Пищевая промышленность, 1979. — 352 с.
3. Фараджева, Е. Д. Общая технология бродильных производств/ Е. Д. Фараджева, В. А. Федоров. — М.: Колос, 2002. — 408 с.
4. Кнорре, Д. Г. Биологическая химия / Д. Г. Кнорре, С. Д. Мызина. — М.: Высшая школа, 2002. — 468 с.
5. Бери, Д. Биология дрожжей: пер. с англ. — М. : Мир, 1985. — 96 с. &
