Разработка технологии удаления горечи из отработанных пивных дрожжей Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

635.621.637.5.04/07.637.524.5

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УДАЛЕНИЯ ГОРЕЧИ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ ПИВНЫХ ДРОЖЖЕЙ

В.Е. КУЦАКОВА, Т.В. ШКОТОВА, С.В. ФРОЛОВ, Т.В. ЧИЧИНА

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий,

191002, г. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9; электронная почта: vekprof@mail.ru

Предложена технология удаления горечи из отработанных пивных дрожжей в присутствии химических катализаторов с использованием растительных масел, содержащих непредельные жирные кислоты. Проанализирован механизм, найдены оптимальные режимные параметры процесса удаления горечи. Обезгореченные пивные дрожжи могут использоваться в производстве пищевых продуктов и в кормах для животных.

Ключевые слова: пивные дрожжи, химический состав дрожжей, изо-а-кислоты, гидролиз, химические катализаторы.

Одной из проблем пищевой промышленности является целесообразное и безопасное использование вторичных продуктов пищевых производств. К таким продуктам относятся отработанные дрожжи, получаемые при производстве пива. Из каждого гектолитра пива получается в среднем 1,2 кг неиспользуемых в производстве дрожжей, представляющих собой достаточно густую массу с содержанием до 15% сухих веществ, из которых 35-40% составляет сырой протеин. Средний завод по производству пива мощностью 2 млн гектолитров в год должен утилизировать до 2400 т дрожжей, которые в настоящее время в основном сливаются в канализацию [1].

В свежем виде пивные дрожжи - нестойкий продукт, разложение их при комнатной температуре начинается через несколько часов, а при температуре 30°С -через 20-30 мин.

Сухие пивные дрожжи представляют собой однородный сыпучий, гранулированный или чешуйчатый порошок, от светло-бежевого до темно-коричневого цвета. Он содержит высушенную культуру дрожжей. Продукт имеет специфический дрожжевой запах и горьковатый вкус.

Дрожжи являются уникальным продуктом, содержащим витамины, микроэлементы, глютатион - регулятор процессов окисления и восстановления, а также белок [1-3], в котором содержатся в достаточном количестве 5 из 6 основных аминокислот, расходуемых организмом на пластические нужды: аргинин, гистидин, лизин, триптофан и тирозин. Дрожжи обладают высокой энергетической ценностью, например 1 кг сухих дрожжей поставляет в организм 18984 кДж. Дрожжи являются более богатым источником белка, чем мясо. Химический, аминокислотный состав, а также содер-

Таблица 1

Показатель Содержание, % Усвояемость, %

Влажность 6-8 -

Протеин 35-40 90

Жир 2-3 81

Безазотистые экстрактив-

ные вещества 25-35 75

Клетчатка 0,4-0,7 -

Зола 6-8 -

жание витаминов и микроэлементов, содержащихся в сухих дрожжах, представлены в табл. 1 и 2.

Химический состав дрожжей и содержание в них биологически активных веществ дают возможность использовать их в качестве добавки в изделия из мяса, в корм сельскохозяйственных животных, а также для получения лечебных препаратов.

Таблица 2

Компоненты состава Содержание в сухих пивных дрожжах

Витамины, мг/кг:

В1 (тиамин) 8,2

В2 (рибофлавин) 120,4

В3 (пантотеновая кислота) 110,5

В4 (холин) 4250,0

В5 (никотиновая кислота) 370,7

Вб (свободный пиридоксин) 15,4

Н (биотин истинный) 0,75

Вс (фолиевая кислота) 14,2

В12 (кобаламин) 0,44

инозин 1720,0

Микроэлементы, мкг/кг:

железо 1570,0

цинк 210,1

марганец 75,2

медь 8,4

Аминокислоты, %:

лизин 2,18

гистидин 0,90

аргинин 1,82

аспарагиновая кислота 2,99

треонин 1,54

серин 1,65

глутаминовая кислота 5,07

пролин 1,47

глицин 1,41

аланин 2,27

цистин 0,32

валин 1,95

метионин 0,55

изолейцин 1,49

лейцин 2,26

тирозин 1,09

фенилаланин 1,39

Температура, °С Рис. 1

В России практически отсутствуют способы промышленной переработки пивных дрожжей. Это представляет серьезную проблему для пивоваренных заводов, которым необходимо утилизировать отработанные дрожжи. В странах Европы дрожжи широко используются как белковый компонент в комбикормах, а также в качестве добавок в соусы, пасты, лекарственные препараты.

Основной трудностью, препятствующей широкому использованию отработанных, деактивированных пивных дрожжей в пищевой промышленности, является сильно выраженная горечь. Это обусловлено образовавшимися из хмеля в процессе производства пива изо-а-кислотами. Они в значительном количестве содержатся как в жидкой фазе в остатках молодого пива, так и в адсорбированном состоянии на поверхности дрожжевых клеток.

Цель настоящего исследования - разработка технологии удаления горечи из пивных дрожжей и апробация внесения обезгореченных дрожжей в изделия из мяса. Остатки молодого пива могут быть удалены путем многократной промывки пивных дрожжей водой.

В основу предложенного нами метода удаления горечи, адсорбированной на пивных дрожжах, положен гидролиз основных компонентов дрожжей в присутствии катализатора. Катализатором служил гидроксид натрия. Ионы Na+ и изо-а-кислоты образуют водорастворимые соли, которые в свою очередь также могут быть удалены путем вымывания водой. Измерение горечи проводили согласно методу European Brewery Convention (EBC, 1987) и определяли в вытяжке числом стандартных единиц горечи BU.

Для лучшего удаления остатков молодого горького пива дрожжи предварительно разбавляли водой в соотношении 1:1. После перемешивания осуществляли центрифугирование в течение 10 мин при 3000 об/мин, снижение числа оборотов приводит к существенному увеличению времени центрифугирования, а увеличение - к частичному нарушению структуры дрожжей. Густую фракцию вновь разбавляли водой в соотношении 1:1. Исходная горечь в дрожжах составляла 85,7 BU, а операция предварительной промывки уменьшила ее на 10-15%.

Затем осуществляли гидролиз в присутствии NaOH при pH 11. На рис. 1 представлена зависимость единиц горечи в жидкой фазе от температуры процесса. Опи-мальной признана температура 60°С. Дальнейшее повышение температуры приводило к резкому измене-

рН среды

Рис. 2

нию цвета продукта от светло- до темно-коричневого, тогда как меньшая температура гидролиза способствовала увеличению финальной горечи в продукте. Изо-а-кислоты, образуя соли при взаимодействии с гидроксидом Ка+, переходят в растворимое состояние. Изменение времени процесса гидролиза при перемешивании со скоростью 60 об/мин в пределах 5-30 мин незначительно влияло на величину удаляемой горечи. Оптимальным признано время гидролиза 10 мин, за это время №ОИ равномерно распределялась по продукту, а изо-а-кислоты успевали прореагировать с ней. На рис. 2 представлен график зависимости горечи в жидкой фазе от pH среды. Процесс проходил при температуре 60°С. Из анализа полученной зависимости видно, что с увеличением pH среды увеличивается содержание горечи в жидкой фазе и соответственно уменьшается в дрожжах.

Для последующего применения обезгореченных дрожжей на пищевые нужды изменение цвета от светло- до темно-коричневого крайне нежелательно. Одним из методов предотвращения потемнения является внесение поверхностно активных веществ (ПАВ), в качестве которых использовали растительное масло, содержащее непредельные жирные кислоты. Внесение ПАВ в количестве 1% от объема дрожжей, поступающих на гидролиз, приводило к изменению цвета продукта от темно-коричневого до светло-кремового. Кроме того, на 3-4% уменьшилась горечь продукта. После этого осуществляли разбавление продукта в соотношении 1 : 3 и последующее центрифугирование при 3000 об/мин в течение 10 мин. Зависимость горечи продукта от гидромодуля (рис. 3) показывает, что при гидромодуле 1 : 3 конечная горечь в продукте достигает достаточно малого значения - 8,6 Ви.

Соотношение добавляемой промывной воды и дрожжей

Рис. 3

Наилучший результат, по нашему мнению, достигается при pH 11. Дальнейшее увеличение pH приводит к преждевременному разрушению микробной клетки и при последующем центрифугировании происходит потеря ценного белкового компонента.

Далее осуществляли стерилизацию (деактивацию) продукта при температуре 90-100°С и нейтрализацию до pH 7 соляной кислотой.

Рекомендована сушка обезгореченных дрожжей. Сухой порошкообразный продукт удобен для последующего хранения, транспортировки и применения.

Исследовали влияние добавки сухих обезгореченных дрожжей в рецептуру колбасы Чайная. Установлено, что добавка дрожжей в количестве 4-6% к массе обогащает состав продукта, не влияя на его вкусовые качества. При добавлении 8% дрожжей появляется легкий привкус горечи, а при 10%-й добавке горечь становится выраженной. Зависимость горечи от количества добавляемых дрожжей представлена на рис. 4. Порог чувствительности к горечи пивных дрожжей 2 ви.

Таким образом, предложенная технология удаления горечи из пивных дрожжей позволяет получить биологически ценный продукт из вторичных продуктов пи-

Количество добавляемых дрожжей, %

Рис. 4

воваренного производства, который может быть широко использован в пищевой промышленности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кунце В. Технология солода и пива. - СПб.: Профессия, 2003. - 912 с.

2. Bekatorou A., Psarianos C., Koutinas A.A. Production of food grade yeasts // Food Technol. Biotechnol. - 2006. - № 44. -P.407-415.

3. Pat. 5716653 US. Process for brewers yeast debittering // Issued on February 10, 1998.

Поступила 28.02.12 г.

DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY OF REMOVING BITTERNESS FROM SPENT BREWER.'S YEAST

V.E. KUTSAKOVA, T.V. SHKOTOVA, S.V. FROLOV, T.V. CHICHINA

Saint-Petersburg State University of Low-Temperature and Food Technologies,

9, Lomonosova st., Saint-Petersburg, 191002; e-mail: vekprof@mail.ru

The technology of bitterness removal from the spent brewer’s yeast in the presence of chemical catalysts with use of the vegetable oils containing nonlimiting fat acids is offered. The mechanism is analysed, optimum regime parameters of process of bitterness removal are found. Non-bitterness brewer’s yeast can be used in production of foodstuff and in sterns for animals. Key words: brewer’s yeast, chemical composition of yeast, iso-a-acids, hydrolysis, chemical catalysts.

663.93/94

ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИИ АРОМАТИЗИРОВАННЫХ КОФЕ И КОФЕЙНЫХ ПРОДУКТОВ

А.С. АРКАТОВА, И.А. ТАТАРЧЕНКО, И.И. ТАТАРЧЕНКО

Кубанский государственный технологический университет,

350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; тел./факс: (861) 274-11-64

Представлены особенности разработки технологии ароматизированных кофе и кофейных продуктов для расширения их ассортимента и стабилизации полученного аромата. Приведены результаты исследования органолептических, физико-химических характеристик и показателей безопасности образцов ароматизированного кофе.

Ключевые слова: ароматизированный кофе, обжарка кофе, ароматизаторы кофе, органолептическая оценка кофе.

Ароматизированный кофе впервые появился в на- ров: лесной орех с ванилью или без нее, ирландские

чале 1970-х гг. в США и Европе. В последние годы он сливки, корица с лесным орехом и без него, малина в

получил распространение в азиатских странах [1]. В шоколаде, карамель, сливки с миндалем и др. Основ-

Азии традиционно отдавали предпочтение быстрорас- ными направлениями ароматизации являются расши-

творимому и неароматизированному кофе, а с 2000 г. рение ассортимента ароматизаторов - шоколада, оре-

постепенно завоевывает рынок ароматизированный хов, ягод, пряностей, их смесей и др. - и стабилизация

кофе. Для ароматизации используют разнообразные полученного аромата путем применения микрокапсу-

ароматизаторы, ассортимент которых постепенно уве- лирования или защитных покрытий для исключения

личивается. Среди наиболее популярных ароматизато- потерь аромата при хранении продукта.