CC BY
68
УДК 663.532
Разработка технологии микробиологического синтеза
яблочно-облепихового уксуса
Н.Е. Павловская, д-р биол. наук, профессор, И.Н. Гагарина, канд. с.-х. наук, доцент, И.В. Горькова, канд. с.-х. наук, доцент, А.Ю. Гаврилова, канд. биол. наук, Е.В. Костромичева, канд. биол. наук, И.Ю. Солохина
Орловский государственный аграрный университет
Биохимический метод производства уксусной кислоты используют только для производства натурального пищевого уксуса. Поэтому в настоящее время актуален переход от синтетического уксуса к биохимическому.
В работе проведено исследование влияния натуральных фруктовых соков на качественные показатели пищевого уксуса. При получении продукта для дальнейшего использования в пищевой промышленности в качестве более дешевого субстрата для выращивания уксуснокислых бактерий ЛсеОЬа^ег асвИ, повышения пищевой ценности и органолеп-тических свойств уксуса предлагается заменить традиционный ректификованный этиловый спирт натуральными яблочным и облепиховым соками.
Несмотря на большой спрос населения на натуральные уксусы, предприятия по их производству испытывают значительные трудности, связанные с применением растительного сырья высокого продовольственного качества, которое, как правило, используется только по назначению.
К проблемам существующей технологии относят нестабильное качество используемого сырья, высокие производственные затраты на стадиях культивирования продуцента ЛcetoЬacter асвИ, иммобилизованного на буковой стружке, и осветления готового уксуса бентонитом при доведении показателей его качества до нормативов.
Поэтому актуальны оптимизация и интенсификация технологии получения пищевого уксуса из разного по составу и качеству растительного сырья, подбор и оптимизация состава питательных сред для ЛсеОЬа^ег асе^ на стадиях размножения продуцента и накопления уксусной кислоты, стабилизация качества и очистка полуфабрикатов и готового продукта.
Основные источники пищевых кислот - растительное сырье и про-
дукты его переработки. Органические пищевые кислоты содержатся в большинстве видов растительных пищевых объектов - ягодах, фруктах, овощах, в том числе в корнеплодах, лиственной зелени. Наряду с са-харами и ароматическими соединениями они формируют вкус и аромат плодов и, следовательно, продуктов их переработки. Именно поэтому фруктовые соки служат отличным сырьем для получения уксусной кислоты. Наиболее распространенная основа для получения уксуса - яблочный и виноградный соки, на основе которых получают яблочный и винный уксус. Яблоки содержат яблочную, хинную, Р-кетоглутаровую, щавелево-уксусную, лимонную, пи-ровиноградную, фумаровую, молочную и янтарную кислоты. Но также возможно использование в качестве сырья грушевого, земляничного, персикового, сливового, малинового, вишневого, смородинного, ежевичного, шиповникового соков [2].
Цель данной работы - разработка научно обоснованных рекомендаций по оптимизации и интенсификации процесса получения и очистки натурального пищевого уксуса из разного по составу и качеству растительного сырья с применением природных сорбентов.
Исследования проводили на базе центра коллективного пользования «Орловский региональный биотехнологический центр сельскохозяйственных растений» Орел ГАУ. Для выполнения экспериментальной части микробиологического синтеза пи-
щевого уксуса выбрана методика сбраживания яблочного и облепихо-вого фруктовых соков в условиях естественной аэрации. В качестве питательной среды для продуцентов уксуса ЛсеОЬа^ег асе^ использовали яблоки сорта Синап орловский и облепиху крушиновидную.
Продуцент ЛсеОЬа^ег асе^ выделен из образцов винограда и культивирование производили на питательной среде стандартного состава.
Схема подготовки продуцента к работе от чистой культуры предусматривает размножение бактерий с целью накопления биомассы и постепенную адаптацию бактерий к условиям работы в производственных окислителях [3].
Исходную чистую культуру бактерий хранили в пробирках на агари-зованной питательной среде или дистиллированной воде при температуре 5 °С.
Для ускорения размножения бактерий использовали органические добавки, служащие источниками витаминов и аминокислот. В нашей работе это были пастеризованные свежие облепиховый и яблочный соки - 10 % к объему среды в двух композиционных постановках (50:50 и 70:30).
Был проведен анализ двух проб готового уксуса по органолептичес-ким показателям (табл. 1).
Изучали внешний вид и наличие уксусных угриц, цвет, аромат (запах) и вкус уксуса, внешний вид и запах уксусной эссенции. Внешний вид уксуса определяли в проходящем и отраженном свете.
Вкус 6, 9 и 12 %-ного пищевого уксуса определяли, предварительно разбавив его дистиллированной водой в соотношении 1:1, 1:2, 1:3 соответственно.
Дефекты уксуса: микодерма - развитие пленчатых дрожжей, которые вызывают окисление уксусной кислоты до углекислоты и воды. Дефект образуется при длительном хранении продукта в аэробных условиях; наличие угриц - часто встречающийся недопустимый дефект.
С-
PROCESSING OF PLANT RAW MATERIALS
В уксусе развиваются угри в виде червячков. Уксус мутнеет, приобретает неприятный привкус. Дефект появляется в непастеризованном уксусе, переносчиком болезни является плодовая мушка (дрозофила).
Проведены исследования двух образцов уксуса. В качестве контрольного образца был взят яблочный уксус промышленного производства.
По внешнему виду все исследованные образцы представляют собой прозрачную жидкость без помутнения (см. табл. 1). По ГОСТу допускается небольшая опалесценция.
Светло-желтый цвет имеет уксус, при изготовлении которого использовали композиционную смесь яблочного и облепихового соков в соотношении 50:50, а также контрольный вариант. У образца, при изготовлении которого применяли композиционную смесь яблочного и облепихового соков в соотношении 70:50, цвет янтарный. В соответствии с ГОСТом цвет уксуса - от светло-желтого до янтарного.
При использовании облепихового сока в двух опытных образцах вкус был кислым с приятным облепихо-вым привкусом, в контрольном образце - кислый, характерный для уксуса, без постороннего привкуса.
Запах также в двух исследуемых вариантах уксуса был облепиховым, что придавало уксусу некоторую пикантность. У контрольного образца -характерный для вида уксуса.
Таким образом, особые органо-лептические свойства пищевого уксуса, его биологическую активность определял добавленный в питательную среду свежий облепи-ховый сок.
Разработана технология и составлены режимы использования природных адсорбентов на стадиях предварительной подготовки обле-пихового и яблочного соков, получения биохимического уксуса с помощью уксуснокислых бактерий Acetobacter асеИ и очистки готового яблочно-облепихового уксуса.
Таблица 1
Органолептические показатели полученного укуса
Образец Органолептические показатели уксуса
внешний вид цвет вкус запах
Соотношение яблочного и облепихового соков 70:30 Прозрачная жидкость, без помутнения Янтарный Кислый, с облепихо-вым привкусом С облепиховым запахом
Соотношение яблочного и облепихового соков 50:50 Прозрачная жидкость, без помутнения Светло-желтый Кислый, с облепихо-вым привкусом С облепиховым запахом
Контроль - яблочный уксус Прозрачная жидкость, без помутнения, допускается небольшая опалесценция Светло-желтый Кислый, характерный для уксуса, без постороннего привкуса Характерный для вида уксуса
Таблица 2
Характеристики адсорбента природного происхождения
Показатель Требования ОСТ 18-49-71 Природный адсорбент
Внешний вид Порошок с сероватым Белый порошок с
желтоватым оттенком сероватым оттенком
Органолептическая проба Без вкуса и запаха Без вкуса и запаха
рН водной суспензии, не более 9 9
Щелочность в мл 0,1 н. р-р Н2Б04 на 100 г бентонита 30-40 36
Набухаемость, % не менее 80 89
Содержание песка, % не более 4 3
Физические свойства Относительная плотность Относительная
(вода=1):2,5 плотность (вода=1):2,5
Растворимость в воде Нерастворимо Нерастворимо
Готовый спиртовый уксус также обязательно подлежит окончательной очистке природным адсорбентом типа бентонит.
Особенности технологии получения яблочно-облепихового уксуса связаны с комплексом биологически активных веществ, вносимых в питательную среду с полуфабрикатами из облепихового и яблочного соков. Компоненты сока могут сказываться на нормальном метаболизме АсеОЬаСег асе: как положительно, так и отрицательно. Это приводит к необходимости отработки стадии предварительной очистки облепихо-вого сока от липидов, пектиновых веществ и всего комплекса взвешенных частиц, а затем стадии приготовления полуфабрикатов длительного хранения в виде соков, спиртованных или консервированных другими способами [4, 5].
Традиционным адсорбентом для очистки уксуса служит бентонит -
глинистый минерал из группы монтмориллонитов. Общую формулу монтмориллонита предлагают выражать следующим образом: (Са,Мд) 0А1203 4-5 БЮ2,Н2О. В зависимости от месторождения, элементы, стоящие в скобках, могут быть замещены на № или Н2, а иногда на (КЬ и сб. Ион Б14+ может замещаться на А13+, Мд2+, Fe3+, 7п2+, №2+, и+ и так далее. Нами проведены испытания природного адсорбента - глинистого минерала (Орловская обл., Мценский р-н). Глинистый минерал содержит около 69,0 % БЮ2, 16,5 % А12О3. По внешнему виду - это белый порошок с серым оттенком, без постороннего запаха и вкуса. Размеры частиц бентонита способствуют приданию им коллоидных свойств. Мицеллы природного минерала, поглощая воду, увеличиваются в объеме и набухают. Частицы минерала обладают адсорбирующей способностью. Адсорбирующие свойства минерала связаны с отрицательным зарядом его частиц. Характеристики адсорбента природного происхождения приведены в табл. 2 [6].
Из табличных данных видно, что предлагаемый нами природный адсорбент соответствует ГОСТу и его можно использовать для очистки соков и уксуса.
Проведена очистка полученных образцов уксуса предлагаемым природным адсорбентом. Полученные
Таблица 3
Изменение контролируемых показателей композиционных смесей соков и уксуса после очистки природным адсорбентом
Показатель Вариант исследования Контроль (яблочный уксус)
До очистки После очистки
Яблочно-облепиховый уксус в соотношении
70:30 50:50
рн 3,20 3,20 3,20 3,20 3,20
Пектиновые вещества, % 3,64 3,28 2,68 2,31 1,15
Сахара, г/л 0,74 0,72 0,74 0,72 0,70
Сухие вещества, % 9,0 8,4 9,0 8,4 3,8
Качественные реакции на витамины
В1 + + + + -
В2 + + + + -
РР + + + + -
С Р + + + + + + + + +
образцы уксуса исследовали по контролируемым показателям, проводили качественные реакции на содержание витаминов до очистки и после очистки адсорбентом. Контролем служил промышленный яблочный уксус.
Установлено, что по показателям рН анализируемые уксусы не отличаются от контрольного образца (табл. 3). По содержанию сахаров в исследованных образцах содержание после очистки не меняется. Так, например, до очистки этот показатель у яблочно-облепихового уксуса в соотношении 70:30 - 0,74 г/л, у яблоч-но-облепихового уксуса в соотношении 50:50 - 0,72 г/л, а после очистки природным адсорбентом этот показатель у всех образцов уксуса не меняется. В контрольном образце содержание сахара составило 0,70 г/л. Содержание сухих веществ в уксусах также не меняется и варьирует в
пределах 8,4-9,0 % в зависимости от исходной концентрации соков. В контрольном образце данный показатель значительно ниже - 3,8 %, что указывает о высоком содержании минеральных, биологически активных веществ и др.
Проведенные качественные реакции на наличие витаминов в исследованных образцах показали присутствие всех изучаемых витаминов в уксусах, как до очистки, так и после очистки. В контрольном образце выявлено наличие только витамина С.
Таким образом, исследованный нами природный минеральный адсорбент соответствует требованиям ГОСТа по структурным показателям и не изменяет качество уксуса после очистки.
В заключение можно сделать вывод, что полученные нами уксусы с применением разных композиционных материалов фруктовых соков в
соотношении 70:30 и 50:50 можно рекомендовать к производству, однако уксус с применением материала в равном соотношении имеет более высокие качественные показатели. Использование природного адсорбента на основе глинистого минерала говорит о том, что имеется возможность применять данный минерал на производстве.
ЛИТЕРАТУРА
1. Биотехнология: принципы и применение: учебное пос./Г. Бич, Д. Бест, К. Брайерли и др.; под ред. И. Хиггинса и др.; пер. с англ. А.С. Антонова; под ред. А.А. Баева. - М.: Мир, 2008. - 479 с.
2. Галкина, Г.В. Производство уксуса с помощью высокоактивных штаммов бактерий/Г.В. Галкина. -М.: ЦНИИТЭП Пищепром, выпуск 6, 2005. - 9 с.
3. ГОСТ 51437-99. Соки фруктовые и овощные. Метод определения массовой доли общих сухих веществ по убыли массы при высушивании. -Введ. 1999-12-22. - М.: Изд-во стандартов, 2000. - 3 с.
4. ГОСТ Р 52101-2003. Уксусы из пищевого сырья. Общие технические условия. - Введ. 2004-07-01. - М.: ВНИИПБТ, 2004. - 5 с.
5. Золотарева, А.М. Использование природных минералов для осветления облепихового сока/А.М. Золотарева, Е.И. Чебунина, Т.Ф. Чиркина// Известие вузов. Пищевая технология. 2003. - № 2-3. - C. 60-62.
6. Золотарева, А.М. Применение природных адсорбентов Бурятии для осветления облепихового сока/А.М. Золотарева, Е.И. Чебунина, И.Г. Алексеева/Хранение и переработка сель-хозсырья. 2003. - № 3. - C. 35-36.
Разработка технологии микробиологического синтеза яблочно-облепихового уксуса
Ключевые слова
адсорбент; бентонит; глинистый минерал; органолептические показатели; яблочно-облепиховый уксус.
Реферат
Проведены исследования по оптимизации и интенсификации процесса получения и очистки яблочно-облепихового уксуса из растительного сырья с применением природного адсорбента глинистого минерала методом микробиологического синтеза с использованием разных композиционных материалов фруктовых соков в соотношении 70:30 и 50:50. Установлено, что уксус с применением яблочного и облепихового соков в равном соотношении имеет более высокие качественные показатели и может быть рекомендован к производству.
Авторы
Павловская Нинель Ефимовна, д-р биол. наук, профессор, Гагарина Ирина Николаевна, канд. с. -х. наук, доцент, Горькова Ирина Вячеславовна, канд. с. -х. наук, доцент, Гаврилова Анна Юрьевна, канд. биол. наук, Костромичева Екатерина Вячеславовна, канд. биол. наук, Солохина Ирина Юрьевна, Орловский государственный аграрный университет, 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, д. 69, [email protected]
Development of Technology for Microbiological Synthesis of Apple and Sea Buckthorn Vinegar
Key words
adsorbent; bentonite; clay mineral; organoleptic characteristics; apple-buckthorn vinegar.
Abstracts
Conducted research on optimization and intensification of the process of producing and purifying apple vinegar sea buckthorn from plant materials using natural adsorbent clay mineral by microbiological synthesis using different composite materials of fruit juices in 70:30 and 50:50. Found that using apple cider vinegar and sea buckthorn juice in equal proportions has higher quality indicators and can be recommended for production.
Authors
Pavlovskaya Ninel Efimovna, Doctor of Biological Science, Professor, Gagarina Irina Nikolaevna, Candidate of Agricultural Science, Docent, Gorkova Irina Vyacheslavovna, Candidate of Agricultural Science, Docent, Gavrilova Anna Yuryevna, Candidate of Biological Science, Kostromicheva Ekaterina Vyacheslavovna, Candidate of Biological Science, Solokhina Irina Yuryevna,
Orel State Agrarian University, 69, Generala Rodina St., Orel, 302019, [email protected]
