CC BY
26
СЫРЬЕ
и МАТЕРИАЛЫ
УДК 663.422, 612.015.12
Применение
мультиэнзимного препарата на основе штамма Trichoderma гееБе/ при получении овсяного сусла
А.С. Середа,
канд. техн. наук;
Е. В. Костылева,
канд. техн. наук;
ИА. Великорецкая; Н. В. Цурикова,
канд. техн. наук
ВНИИ пищевой биотехнологии -филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи
В последнее время в ряде пищевых технологий находят широкое применение нетрадиционные компоненты, что можно объяснить не только экономическими причинами, но и увеличением объема знаний о полезных свойствах различных источников сырья. Так, проводятся исследования по использованию овса и овсяного солода в пивоварении и производстве диетических напитков. Данное направление особенно перспективно для России — одного из основных производителей овса [1-4]. Главное преимущество овса заключается в высоком содержании белка, практически не обладающего аллергенными свойствами, в отличие от белков ячменя, пшеницы и ржи, что дает возможность расширить ассортимент продуктов для людей, страдающих целиакией. Овес содержит кардиопротекторы, такие как фолаты, магний, витамины В6 и Е, антиоксиданты, ценные микро- и макроэлементы. В овсе содержится большое количество ненасыщенных жирных кислот, защищающих нервную и кровеносную системы. Кроме того, внесение овса придает пиву приятный уникальный привкус [1, 2, 5, 6].
В то же время овес характеризуется высоким содержанием некрахмальных полисахаридов (НКП), что приводит к ряду технологических проблем в пивоварении: существенно повышает вязкость затора, затрудняет фильтрацию пива, способствует образованию помутнения конечного продукта, снижает экстрактивность сусла [1, 2]. По-
этому при использовании овса и(или) овсяного солода в производстве пива требуется добавление ферментов, гид-ролизующих НКП [1, 6]. Основной НКП овса — р-глюкан, который характеризуется большей вязкостью и молекулярной массой, чем ячменный; в меньшем количестве содержатся арабиноксилан и целлюлоза [2, 7].
Во ВНИИПБТ совместно с МГУ им. М. В. Ломоносова и НИЦ «Курчатовский институт» получен новый му-тантный штамм ТпеИойегта гееэег-Со-44 с увеличенной долей карбогидраз эндодействия, обладающий высокой р-глюканазной активностью. Наработана опытная партия комплексного ФП, эффективно гидролизующего НКП растительного сырья в кормовой и пищевой промышленности.
Цель работы — исследование эффективности нового комплексного ФП на основе штамма Т. гееэег-Со-АА в процессе приготовления овсяного сусла в сравнении с коммерческим мультиэн-зимным препаратом ЦеллоЛюкс-А.
В исследовании использовали следующие препараты: комплексный ферментный препарат (КФП) на основе мутантного штамма Т. гееэеI-Со-44 (лабораторный образец) с активностью эндоглюканазы — 7500 ед/г, р-глюканазы — 6400 ед/г, ксилана-зы — 8500 ед/г, содержанием белка — 310 мг/г; ЦеллоЛюкс-А («Сиббиофарм», РФ) с активностью эндоглюканазы — 3300 ед/мл, р-глюканазы — 2300 ед/мл, ксиланазы — 5400 ед/мл, содержанием белка — 140 мг/мл.
ПИВО и НАПИТКИ
4•2018
28 -| 27 -26 -25 -* 24-
СП
и
23 -22 -21 -20 -
Без ФП
КФП а
ЦеллоЛюкс-А ♦ Овсяный солод 100%
110 100 -90 80
f 70
lj m 60
50
40
30 ' Без ФП I Овсяный солод 75% + овсяная мука 25%
КФП б
ЦеллоЛюкс-А
Рис. 1. Влияние ферментативной обработки на экстрактивность первого сусла (а), полученного с использованием овсяного солода и несоложеного овса, и содержание в нем восстанавливающих сахаров (б)
5,5 5
4,5 4 3,5 3 2,5
I
+
Без ФП КФП ЦеллоЛюкс-А
♦ Овсяный солод 100% ■ Овсяный солод 75% + овсяная мука 25%
Рис. 2. Вязкость осахаренных заторов, полученных при использовании овсяного солода и муки с применением КФП и ЦеллоЛюкс-А
Активность ксиланазы, ß-глюканазы и эндоглюканазы в препаратах определяли по начальным скоростям образования восстанавливающих сахаров (ВС) при гидролизе ксилана из древесины березы, ß-глюкана ячменя и водорастворимой Na-соли карбоксиме-тилцеллюлозы (КМЦ), соответственно [8]. Содержание ВС определяли по методу Шомоди-Нельсона, содержание белка в ФП — по методу Лоури.
Для приготовления затора использовали овсяный солод (Шато Оут, производства фирмы Castle Malting, Бельгия) и овсяную муку (ООО «Гарнец», Владимирская обл., Россия). Затирание проводили с использованием 100 % овсяного солода или смеси 75 % овсяного солода с 25 % овсяной муки при гидромодуле 1:3, согласно следующей схеме: 30 мин при 45 °С, 30 мин при 62 °С, 30 мин при 72 °С и 10 мин при 78 °С, при скорости нагрева 1 °С/мин. В соответствии с рекомендациями производителей, дозировка ФП ЦеллоЛюкс-А при приготовлении пивного сусла составляла 100 г/т сырья (в пересчете на основную активность препарата—0,5 ед. ксиланазь1/г сырья). Поэтому ферментные препараты вно-
сили в дозировке 0,5 ед. ксиланазы/г сырья в начале процесса затирания.
В полученных образцах осахарен-ного затора измеряли вязкость с использованием вибрационного вискозиметра SV-10, A&D (Япония). Для отделения первого сусла пробы центрифугировали при 10 750 g в течение 5 мин. В полученных образцах определяли содержание сухих веществ (СВ) рефрактометрическим способом по ГОСТ 6687.2-90 и восстанавливающих сахаров по методу Шомоди-Нельсона.
Результаты эксперимента (рис. 1) показали, что наибольший эффект от применения ФП наблюдается в вариантах с добавлением муки из несоложеного овса. Выход восстанавливающих сахаров увеличивается почти в 2 раза, содержание сухих веществ в первом сусле — на 10 %. При использовании в качестве сырья 100 % овсяного солода разница менее заметна, однако имеется тенденция к улучшению основных показателей сусла по сравнению с вариантом без использования ФП. По выходу СВ и ВС эффективность применения КФП при обработке овсяного затора находится на одном уровне с ФП ЦеллоЛюкс-А.
Следует отметить, что вязкость осахаренного затора служит основным параметром, определяющим эффективность стадии фильтрования сусла. Приведенные на рис. 2 данные показали, что максимальное снижение вязкости затора происходило при использовании КФП, причем данный эффект наблюдали как на 100%-ном овсяном солоде, так и при приготовлении затора из смеси соложеного и несоложеного овса. Вязкость затора из 100 % солода при использовании КФП снижалась более чем в 1,5 раза, а вязкость затора из смеси соложеного и несоложеного овса — на 18 % по сравнению с контролем (без внесения ФП). При использовании коммерческого препарата ЦеллоЛюкс-А снижение вязкости по отношению к вариантам без ФП составило 20 и 5 % при использовании 100 % солода и смеси соложеного и несоложеного овса, соответственно.
Таким образом, исследование эффективности применения комплексного ФП на основе нового мутантного штамма Т. геехег-Со-44 при приготовлении затора с использованием овса и овсяного солода показало, что по таким показателям, как повышение содержания сухих веществ и восстанавливающих сахаров в осахаренном сусле КФП не уступал ФП ЦеллоЛюкс-А, а по снижению вязкости существенно превосходил коммерческий аналог. Применение КФП позволяет использовать до 25 % несоложеного овса при затирании, что способствует удешевлению процесса. Полученные результаты показывают перспективность применения ферментного препарата на основе Т. геехег-Со-44 для гидролиза некрахмальных полисахаридов овса, что актуально не только для пивоваренной отрасли, но и при получении
4•2018 ПИВО и НАПИТКИ 73
функциональных напитков и сиропов на основе овса [3, 4].
Научно-исследовательская работа по подготовке рукописи проведена за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы Фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 20132020 годы (тема № 0529-2016-0045).
ЛИТЕРАТУРА
1. Kordialik-Bogacka, E. Malted and unmalted oats in brewing / E. Kordialik-Bogacka, P. Bogdan, A. Diowksz // Journal of the Institute of Brewing. - 2014. - Vol. 120. - Pp. 390-398.
2. Schnitzenbaumer, B. Brewing with up to 40 %
unmalted oats (Avena sativa) and sorghum (Sorghum bicolor) / B. Schnitzenbaumer, E. K. Arendt// Journal of the Institute of Brewing. - 2014. - Vol. 120 (4). - Pp. 315-330. DOI 10.1002/jib.152.
3. Angelov, A. Oats as a matrix of choice for developing fermented functional beverages / A. An-gelov, T. Yaneva-Marinova, V. Gotcheva // J Food Sci Technol. - 2018. - Vol. 55. - Pp. 2351-2360.
4. Чекина, М. С. Разработка технологии зернового сиропа из овса / М. С. Чекина, Т.В. Ме-ледина // Вестник ВГУИТ. - 2016. - № 3 (69). - C. 210-217.
5. Klose, C. Brewingwith 100% Oat Malt. / Klose C. [et al.] //Journal of the Institute of Brewing. -2011. - Vol. 117 (3). - Pp. 411-421.
6. Schnitzenbaumer, B. Effect of unmalted oats (Avena sativa L.) on the quality of high-gravity mashes and worts without or with exogenous enzyme addition / B. Schnitzenbaumer, E.K Arendt. // Eur Food Res Technol. - 2014. -Vol. 238. - Pp. 225-235.
7. Sargautiene, V. Broad Prebiotic Potential of Non-starch Polysaccharides from Oats (Avena sativa L.): an in vitro Study / V. Sargautiene, I. Nakurte, V. Nikolajeva // Polish Journal of Microbiology. - 2018. - Vol. 67 (3). - Pp. 307313.
8. Синицын, А. П. Биоконверсия лигноцеллю-лозных материалов / А. П. Синицын, А.В. Гусаков, В. А. Черноглазов. - М.: МГУ, 1995. -144 с. <S
Применение мультиэнзимного препарата на основе штамма ТМос1егта геезе'1 при получении овсяного сусла
Ключевые слова
затор; ксиланаза; овес; ферментные препараты; эндоглюканаза. Реферат
Овес - широко распространенная в России культура, перспективная для применения в пищевой промышленности для замены более дорогих злаковых культур: пшеницы, ячменя и др. Помимо низкой себестоимости, преимущество овса заключается в наличии белка, не обладающего аллергенными свойствами. Однако, высокое содержание в овсе некрахмальных полисахаридов приводит к ряду технологических сложностей. В пивоварении применение овсяного солода или несоложеного овса существенно повышает вязкость затора, затрудняет фильтрацию пива, способствует образованию помутнения конечного продукта, снижает экстрактивность сусла. Для эффективного гидролиза основных некрахмальных полисахаридов овса применяют ферментные препараты (ФП), способные гидролизовать р-глюкан, целлюлозу и арабиноксилан. Целью работы стало исследование эффективности комплексного ферментного препарата (КФП) на основе нового мутантного штамма 7>ее5е/-Со-44 в процессе приготовления овсяного сусла в сравнении с коммерческим мультиэнзим-ным препаратом ЦеллоЛюкс-А. Затирание проводили с использованием 100% овсяного солода или смеси 75 % овсяного солода с 25 % овсяной муки при гидромодуле 1:3, ФП вносили в начале процесса затирания. Результаты эксперимента оценивали по вязкости осахаренных заторов, а также содержанию сухих веществ (СВ) и восстанавливающих сахаров (ВС) в первом сусле. Внесение ФП способствовало улучшению показателей сусла, наибольший эффект наблюдали в вариантах с добавлением муки из несоложеного овса. Выход ВС увеличивался почти в 2 раза, содержание СВ в первом сусле - на 10%. По снижению вязкости КФП существенно превосходил коммерческий аналог: вязкость затора из 100% солода при использовании нового препарата снижалась более чем в 1,5 раза по сравнению с контролем. а при обработке ФП ЦеллоЛюкс-А - на 20 %. Вязкость осахаренного затора из смеси солода и несоложеного овса, обработанного КФП, была на 10 % ниже вязкости затора из 100 % солода без дополнительных ферментов. Полученные результаты показали перспективность применения комплексного ферментного препарата на основе нового штамма Т гее5е/'-Со-44 при обработке заторов из овса и овсяного солода.
Авторы
Середа Анна Сергеевна. канд. техн. наук;
Костылева Елена Викторовна. канд. техн. наук;
Великорецкая Ирина Александровна;
Цурикова Нина Васильевна. канд. техн. наук
ВНИИ пищевой биотехнологии -
филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи,
111033, Россия, г. Москва, ул. Самокатная, д. 4б, [email protected],
[email protected], [email protected], [email protected]
The Use of a Multi-enzyme Preparation from Trichoderma Reesei Strain in Brewing for Oat Mash Treatment
Key words
mash; xylanase; oats; enzyme preparations; endoglucanase. Abstract
Oats is a widespread culture in Russia, promising for use in the food industry to replace more expensive cereal crops: wheat, barley, etc. In addition to low cost, the advantage of oats is a protein that does not possess allergenic properties. However, the high content of non-starch polysaccharides in oats leads to a number of technological difficulties. In brewing, the use of oat malt or unmalted oats significantly increases the viscosity of the mash, complicates the filtration of beer, promotes the formation of haze of the final product, reduces the wort extractivity. To efficiently hydrolyze the main non-starch polysaccharides of oats, enzyme preparations (EP) are used that can hydrolyze p-glucan, cellulose and arabinoxylan. The aim of the study was to investigate the effectiveness of a complex enzyme preparation (CEP) from the new mutant strain T reese/-Co-44 in the obtaining of oat wort in comparison with the commercial multi-enzyme preparation CelloLux-A. Mashing was carried out using 100 % oat malt or a mixture of 75 % oat malt with 25 % oatmeal at a hydro module 1:3; the EP were added at the beginning of the mashing process. The results of the experiment were evaluated by the viscosity of saccharified mashes, as well as by the dry matter (DM) and reducing sugars (RS) content in the first worts.The introduction of EP contributed to the improvement of the wort parameters, the greatest effect was observed in variants with the addition of unmalted oats flour. The RS yield increased almost 2 times, the DM content in the first wort - by 10 %. In terms of viscosity decrease, CEP significantly exceeded the commercial analogue: the viscosity of the mash from 100 % malt was reduced by more than 1.5 times when using the new preparation, compared to the control, and when using CelloLux-A - by 20 %. The viscosity of saccharified mash from the mixture of malt and unmalted oats treated with CEP was 10 % below the viscosity of the mash from 100 % malt without additional enzymes. The results obtained showed the perspective of application of the complex enzyme preparation from new T. reese/-Co-44 strain in processing of oats and oat malt mashes.
Authors
Sereda Anna Sergeevna. Candidate of Technical Science; Kostyleva Elena V/ktorovna. Candidate of Technical Science; Vel/koretskaya Ir/na Aleksandrovna, Tsur/kova N/na Vas/levna. Candidate of Technical Science All-Russian Scientific Research Institute of Food Biotechnology -a branch of the Federal Research Center of Nutrition, Biotechnology and Food Safety,
4b Samokatnaya Str., Moscow, 111033, Russia, [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
74 ПИВО и НАПИТКИ 4•2018
