Разработка технологии функциональных напитков брожения с использованием чая. Часть II. Образование основных и побочных продуктов брожения при культивировании микроорганизмов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НАПИТКИ для ОПТИМАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

ТЕМА НОМЕРА

УдК 663.13.031.33

разработка технологии функциональных напитков брожения с использованием чая

Часть II. образование основных и побочных продуктов брожения при культивировании микроорганизмов

М. В. Гернет,

д-р техн. наук, профессор;

К. В. Кобелев,

канд. техн. наук;

И. Н. Грибкова,

канд. техн. наук;

Б. Р. Хашукаева,

аспирантка

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности

Продолжение.

Часть I — «Пиво и напитки», № 1, 2016.

В последнее время довольно широко в пищевой промышленности развиваются маркетинговые исследования, на основании которых разрабатываются концепции получения различных продуктов, в том числе напитков брожения. Напитки брожения (не считая кваса) постоянно употребляют 2% населения, из них 50% женщин, причем 1 / 3 оставшихся респондентов ответили, что не знают о таких напитках [1].

Известно, что применяемые микроорганизмы в ходе их жизнедеятельности могут продуцировать комплекс полезных для организма человека веществ — витамины, аминокислоты, органические кислоты, что придает сброженным напиткам повышенную биологическую ценность [2].

Ранее нами были подобраны микроорганизмы (S. cerevisiae и Betabacterium breve), состав питательной среды (зеленый чай и ячменное солодовое сусло) и определены оптимальные для получения сбалансированного по органолептике напитка технологические параметры ведения процесса [3]. Критерием для отбора вариантов напитков было накопление кислотности и их органолептические характеристики. К недостаткам отобранных режимов следует отнести длительность брожения, составляющую 207 ч.

С целью сокращения длительности культивирования нами испыты-

вались различные активаторы роста микроорганизмов. Активным началом ростовых веществ служат витамины, аминокислоты, микроэлементы, поверхностно-активные вещества, пуриновые и пиримидино-вые основания. Все перечисленные компоненты содержатся в дрожжевых гидролизатах и автолизатах, а также в растительных экстрактах. В бродильной промышленности часто используют препараты, полученные из осадочных пивных дрожжей. В литературе известно много способов получения активаторов дрожжей рода Saccharomyces, так называемых «подкормок».

На сегодняшний момент развито направление в производстве подкормок — получение аминокислотных смесей [4, 5].

Для того чтобы разрушить дрожжевую клетку с целью получения гидролизатов применяют физические, химические и биохимические способы. Физические способы основаны на механическом растирании дрожжевых клеток с инертным твердым материалом, воздействии чередующихся значениях высокой и низкой температур, а также воздействии ультразвука [6]. К химическим способам относят гидролиз дрожжевой массы с помощью кислот и щелочей, что приводит к заметным потерям по аминокислотам в качественном отношении. Биохимические способы получения аминокислотных подкормок основаны

12 ПИВО и НАПИТКИ

2 • 2016

на воздействии гидролитических ферментных препаратов на клеточные стенки дрожжей [7].

В наших исследованиях мы использовали следующие активаторы:

• аминокислотный витаминный активатор (АВА) — получен из клеток осадочных пивных дрожжей путем разрушения их клеточных стенок и цитоплаз-матических мембран плазмолизом с последующим отделением клеточного сока от взвеси и добавлением к соку 96 % этанола в качестве стабилизатора [8, 9]. АВА вносили в концентрации 0,5 и 1 % в соответствии с рекомендациями авторов этой добавки;

• препарат Siha Proferm H+2 (серия Eaton's Begerow Product Line) в концентрациях 200 мг/дм3 и 400 мг/дм3 — продукт из дрожжевых клеточных стенок и соли для брожения, содержит протеины, минеральные вещества и витамины группы В, позволяющие избежать проблем при брожении, особенно если имеются в сырье их ингибиторы.

На выбранном ранее варианте состава напитков (зеленый чай и ячменное солодовое сусло) провели эксперимент с применением подкормок для дрожжей. Состав сбраживаемого сусла и данные по динамике брожения представлены в табл. 1, 2 и рис. 1.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕНАПИТКИ для ОПТИМАЯЬНОГОПИТАНИЯ

Таблица 1

Образец

Сырье, % с подкормками при дозе внесения

контроль АВА 1, % Proferm, мг/дм3

№ 1 № 2 № 3 № 4

Чайная основа: зеленый чай 75, пивное сусло 25 + + + + +

Подкормка для брожения — 0,5 1 200 400

Таблица 2

Показатели 0 24 Длительность брожения, ч 44 67 92 114 168 207

Контроль I

Содержание сухих веществ в сусле, % 8,0 7,7 7,3 5,9 5,1 4,0 3,0 2,6

Кислотность, к. ед. 1,7 3,4 5,4 6,8 7,5 8,9 11,0 11,3

Образец № 1

Содержание сухих веществ в сусле, % 8,0 7,5 6,3 4,7 4,2 4,0 3,9 3,8

Кислотность, к. ед. 1,7 5,4 7,9 10,75 11,4 12,6 13,1 13,5

Образец № 2

Содержание сухих веществ в сусле, % 8,0 7,4 6,5 4,5 3,8 3,5 3,4 3,2

Кислотность, к. ед. 1,7 5,85 8,8 11,45 12,0 12,3 12,7 12,9

Образец № 3

Содержание сухих веществ в сусле, % 8,0 7,4 6,1 5,2 4,6 4,3 4,0 3,7

Кислотность, к. ед. 1,7 5,65 8,2 10,80 12,0 13,2 14,25 14,4

Образец № 4

Содержание сухих веществ, % 8,0 7,4 6,9 6,7 6,0 5,9 5,7 5,5

Кислотность, к. ед. 1,7 5,85 8,3 10,65 11,4 12,7 13,6 13,8

Полученные образцы анализировали по содержанию вторичных продуктов брожения, данные представлены в табл. 3 и рис. 2, 3.

Внесение стимуляторов брожения (см. рис. 3) способствует уве-

12 -

6 -

4 -

2 24 44 67 92 114 1б4 1б8 207

Продолжительность брожения, ч

i Контроль — 0,5 % ABA — 1 % ABA — 200 мг/л Proferm — 400 мг/л Proferm

Рис. 1. Динамика накопления кислотности в напитках,

полученных с применением дрожжевых подкормок

личению содержания ацетальдегида и сивушного масла (варианты 2-4), причем наибольшее увеличение отмечено у варианта 3 (в случае 1 % АВА). Это связано с интенсификацией процесса брожения, с наибольшим накоплением биомассы дрожжей и молочнокислых бактерий.

Содержание органических кислот, сахаров и глицерина представлено в табл. 4 и на рис. 4, 5.

Исходя из данных динамики накопления вторичных продуктов брожения (см. рис. 4), следует, что образец напитка с закваской и применением подкормки АВА в максимальной дозировке и Proferm в минимальной наиболее интенсивно сбраживается микроорганизмами, однако это отрицательно влияет на органолептические показатели напитков.

Из органических кислот наиболее интенсивно накапливается молочная кислота, что объясняется тем, что в симбиоз заквасок входят молочнокислые бактерии Betabacterium breve.

Судя по данным рис. 5, сахара и глицерин в готовом напитке об-

0

1 <

§

ш h

16 -.

14 -

10 -

8 -

2 -

0

2 • 2016

ПИВО и НАПИТКИ 13

и

Содержание, мг/л

со

со ь

1Л СТ\

о о\

"О

£

Ацетальдегид Изобутиральдегид Ацетон Этил форм иаг Метанол 2-Пропанол Диацетил

1-Буганол Этилкапроат

Этиллактат

Этилкаприлат

Фенилэтиловый спирт

Этила цетат Изобуганол

2-Бутанол 1-Пропанол Изоамилол

о -1 о

ш

О) -

: X

= 3х

х 5 х о

"О

£

ТЕМА НОМЕРА

Содержание, мг/л

*

43 ф

к -

СЛ я 05 О

• Еа ^

Л

Ф

Ж

ж

о

а ж

05 О о ж о

го

ф

Л

05

ж= ж

о

05 Ч

Ж 43

05 05

Еа Я Ж 33

Ж РЧ Ж 05 Л

ф СЛ

ф >—)

о

о\

со р= Е ^

1 £ о 5

Ш п> Ш Го

о ■© со со со

го

Ш "О 0\ ь

си £и Ф

3 Е,

ООО

ю СО ГО ^ О Ш 1Л

I *

I I

I ъ

Р О О О Ь-Ь О О

"и К> о о о о "и Р 1Л ^ 00 1Л ю го

I I V

го го р р

Ю Ц1

I I >

о о о о о о

I V о Ьо о о о

1 1 ГО О! Ш 00 —1 00

ф к

я ^

-э 2

о 2

го ^

ф

4

05 ^ РЧ 05

ж ч

* 43

РЧ 33

05

я ™

го

ГО 05

Е *

° ж

Е Е

Ж X ф

3 «

Ж ТЗ 43 ф

Е Ж

Ж Го 2 л

05 Ч о 05

я О ь 33

к о о

4 ж Л

я £ ж ж

05 Ж О

х Е рч я

X Ж о

3 _ О Ьа

° Я Еа 0"

РЧ 43 5 со

05 о г: о

со го

05 <-< СЛ 05

Еа РЧ 05 ж

- н РЧ ж

д о Ч Ф

4 го /в а

43 5 42

2 * и» *

ȣI*

о я ь г

ж » к &

Ж ГО со Ж

К Л

ф ж

О ч

О ф

43 ^

05

РЧ

4 ж го

05

ч

_ о

ж ^ Л о го

ж ч

ф 43

ж о

о о

ж ч

§ -е- м

Ч Я Э

Зс О

о ж со

ГО 43 ГО

£ § §

м 05 33

05

н 5 » 2

РЧ о Ж РЧ 2 Ж

о

СЛ 43 05

ГО СЛ

Ф о

я Й

05 Ж

^ я

о Ф

° ж

Я ж

2 »

ГО

ф

о ^

а ж

Ф 05

£ ф

Ж ф

к _

33 °

ч

^ я

2 ^

н о

а ж

и ф

ф ж

ж ф о

го кГ

РЧ о

05 Ч

43 О СЛ 43

о о

О V

Ж о

Л я

05 05

ф I

Й о

° Еа

зз 5

— о-

Ф й5 Е

о о ф

ч о

о Й со

Еа Ф 05

04 43

СО ^

Ж 05

05 Ж

Л ж

Ж П>

ч ж я

Ф о о

Еа 2 ^ (г 45

Й д »

° ^ го

>-¡4 НН

? 2х *

о ф н-

СУ

2 -е-

ж 43 о 2

го

ч Ф

05 1э

05 СЛ Еа Ж Ж

Я СЛ Ф Ж

О ж

Еа ж<

Ф

ж

^

ф о

ч 05 X

ж 05

со 43

ч о

05 ГО

СЛ Я

Еа 43 ф

СЛ 1э

О

ГО Е 4 05 го

о Еа

В ж Ф Ж

х ГО

я ж

43 О

ж р

ф

Л

05 О

33 2

ф

р Е

О й5 о д

н ж м §.

Еа

Ф Со 05

РЧ го

05

ч Л

ж

X О

й: о

2 го

К йз

Ж д

ф ж

а а

Л ж

05 05

ж= я

ж ж

о ч

т РЧ

О 05

-) СЛ

43 43

ж о

СЛ ¥

05 £

^ ф

н ж ж

ж а

? о

Й

Еа

СП » Е 43

Еа 03

ж "

о ж

43 О

Т 05 ж<

ж ж *

Со ж

2 со

О Ж

го ф

1э

я ф

о а

ч ч

43 ф

ф Еа

СЛ С4

Еа Ж

а О

3 Б о ч С4

ж 3

х

о 2

05 Ж

X РЧ

05 43

43 05 О

Л 43 Ч 05

О со

О ф СЛ ч

СГ1 о а а о _

2х л о ^

Еа г

ф

го

Ж Я

ж о

н ж

Ф ч

Ж 43

О о

Ж Еа

ГО ф

и К ° Я

° я - я

Й о » 2 § 3

СТ1 «

й я

М о

3 Й

р!

я к я

о

£ о

•а Я

о О

о •

о 4

В С

К

В

к §

Я § я

^ ¡4

§ ^

СТ1

•а ет

о я

* 2

о н

К

я

» о

к й

» о

8 К

К »

о Я

в в

•а Я

Й о

ю м

V я

, В

Г^ о

С

ш щ з

л- о» -а

2 ел

2 со Я К

I I

1Л Г>0 Г>0

р -1К р ^

и м "

^ ш ш ^

Й I 2 л> о ш 3 О X ^

» ф ш

2 50

ч

с

с

ТЕМА НОМЕРА

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕНАПИТКИ для ОПТИМАЛЬНОГОПИТАНИЯЯ

0

1 <

§

ш I-

В. М. Кантере// Патент 2016896 С 12N 1/16, заявл. 28.01.92, опубл. 30.07.94. Бюл. № 4.

8. Шабурова, Л. Н. Разработка технологии активированных пивных дрожжей для за-

водов малой мощности/ Л. Н. Шабурова: дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук, Москва, 2001. — 184 с.

9. Шабурова, Л. Н. Применение различных добавок для интенсификации брожения/

Л. Н. Шабурова, М. В. Гернет, Н. Г. Илья-шенко // Тезисы международного семинара «Вино, пиво и безалкогольные напитки» 17-22 апреля, 2000, МГУПП. — С. 16-17. &

Разработка технологии функциональных напитков

брожения с использованием чая.

Часть II. Образование основных и побочных

продуктов брожения при культивировании

микроорганизмов

Ключевые слова

функциональные напитки; чай; солодовое сусло; дрожжи; молочнокислые бактерии; подкормки для дрожжей; динамика брожения.

Реферат

Применяемые в процессе производства напитков брожения микроорганизмы в ходе жизнедеятельности могут продуцировать комплекс полезных для организма человека веществ — витамины, аминокислоты, органические кислоты, что придает сброженным напиткам повышенную биологическую ценность. Авторами ранее были подобраны микроорганизмы (S. cerevisiae и Betabacterium breve), состав питательной среды (зеленый чай и ячменное солодовое сусло) и определены оптимальные для получения сбалансированного по органолептике напитка технологические параметры ведения процесса, однако длительность брожения была высока и составляла 207 ч. С целью сокращения длительности культивирования испытывались различные активаторы роста микроорганизмов: аминокислотный витаминный активатор (АВА), а также Siha Proferm H+2 (серия Eaton's Begerow Product Line) в различных дозировках. На выбранном ранее варианте состава напитков (зеленый чай и ячменное солодовое сусло) провели эксперимент с применением подкормок для дрожжей, который показал, что внесение стимуляторов брожения способствовало увеличению содержания ацетальдегида и сивушного масла, из органических кислот — молочной кислоты, и приводило к пониженному содержанию сахаров и глицерина, что связано с интенсификацией процесса брожения, с наибольшим накоплением биомассы дрожжей и молочнокислых бактерий. Сравнительные исследования напитка брожения с применением чайного гриба и напитков со смешанной закваской на основе чая показали большее накопление высших спиртов (за исключением L-пропанола) и карбонильных соединений, а также незначительное отличие в содержании эфиров в случае применения смешанной закваски. Таким образом, применение активаторов роста позволяет значительно интенсифицировать процесс брожения напитков на основе чая с использованием дрожжей и молочнокислых бактерий.

Авторы

Гернет Марина Васильевна, д-р техн. наук, профессор; Кобелев Константин Викторович, канд. техн. наук; Грибкова Ирина Николаевна, канд. техн. наук;

Хашукаева Бэла Руслановна, аспирант ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности, 119021, Москва, ул. Россолимо, д. 7, [email protected]; [email protected]

Development of Functional Fermented Beverages Technology with Tea.

Part II. The Formation of Main and Secondary Brewing Products During Microorganism's Cultivation

Key words

functional beverages; tea; malt wort; yeasts; lacto bacterium; yeasts feedings; fermentation dynamics

Abstract

Microorganisms used in the production process of fermentation in the beverage can produce complex vital mineral substances to the human body — vitamins, amino acids, organic acids, and giving biological value to fermented beverages. The authors have previously selected microorganisms (S. cerevisiae and Beta Bacterium breve), the composition of the culture medium (green tea and barley malt wort) and determined the optimal technological processes parameters to produce taste balance beverage, however, the fermentation time was high 207 h. In order to reduce the time value authors have tested different microorganism growth promoters: the amino acid vitamin activator (AVA), and Siha Proferm H+2 (series Eaton's Begerow Product Line) in various amounts. An experiment with the use of different microorganism growth promoters for the yeast was conducted with selected earlier composition of beverages version (green tea and barley malt wort), which showed that the addition of microorganism growth promoters, as fermentation stimulants, provide increase the levels of acetaldehyde and higher alcohols, organic acids — lactic acid and lowers sugar content and glycerol. This fact is associated with intensification fermentation process, and with the largest accumulation of yeast and lactic acid bacteria biomass. The beverages comparative investigations were conducted with Kombucha and tea-based breweries with yeast and lactic acid bacteria biomass, which showed significantly greater accumulation of higher alcohols (except for the l-propanol) and carbonyls, as well as less difference in esters content in the case of yeast and lactic acid bacteria biomass use. Thus, the use of microorganism growth promoters provide significantly process intensification of tea-based beverages fermentation with yeast and lactic acid bacteria biomass.

Authors

Gernet Marina Vasiljevna,

Doctor of Technical Science, Professor;

Kobelev Konstantin Victorovich,

Candidate of Technical Science;

Gribkova Irina Nikolaevna,

Candidate of Technical Science;

Hashukaeva Bela Ruslanovna, Post-graduate Student

All-Russian Research Institute of Brewing, Beverages

and Wine Industry,

7 Rossolimo St., Moscow, 119021, Russia,

[email protected];

[email protected]

16 ПИВО и НАПИТКИ 2 • 2016