CC BY
42
QUALiTY AND SAFETY
»
УДК 663.5:633(045)
DOI: 10.24411/0235-2486-2019-10107
Роль минеральных веществ в формировании качества и стабильности в процессе производства спиртных напитков полученных с применением растительного сырья
/
И.М. Абрамова, д-р техн. наук; М.Э. Медриш, канд. техн. наук; В.Б. Савельева, канд. техн. наук; Д.А. Гаврилова
ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, Москва В.В. Жирова, канд. техн. наук
Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского
Реферат
В статье представлены сведения о влиянии минеральных веществ на формирование качества и стабильности спиртных напитков, полученных с применением растительного сырья. К помутнениям более чувствительны спиртные напитки с большим сроком выдержки, имеющие высокие концентрации сухих веществ. Осадки и помутнения спиртных напитков, полученных с применением растительного сырья, вызываются потерей растворимости органических (высшие спирты, эфиры, белки, жирные кислоты, высокомолекулярные фракции лигнина, липиды, дубильные вещества) и минеральных веществ. Осадки минерального или смешанного происхождения, со значительным содержанием минеральных веществ, основными компонентами которых являются катионы кальция, калия, полисахариды и азотистые соединения, имеют, как правило, необратимый характер. Основным параметром, определяющим стабильность крепких спиртных напитков при хранении, является жесткость, вместе с тем целиком обессоленная вода негативно влияет на их органолептику. Проведен анализ источников попадания минеральных веществ в спиртные напитки, полученных с применением растительного сырья и их влияния на качество продукции. Основными источниками попадания микроэлементов в спиртные напитки являются производственное оборудование и технологическая вода, а также растительное сырье (например, тип почвы, применяемые пестициды и фунгициды оказывают влияние на содержание в растительном сырье микроэлементов), древесина дуба, используемая для выдержки зернового дистиллята. К микроэлементам, поступающим из производственного оборудования, относятся ^ и Fe, №, Cd, Sn и Мо. К основным микроэлементам, поступающим из технологической воды, относятся Ca, Mg, Fe и Mn.
Ключевые слова
анионы, катионы, качество, металлы, микроэлементы, растительное сырье, спиртные напитки, стабильность Цитирование
Абрамова И.М., Медриш М.Э., Савельева В.Б., Гаврилова Д.А., Жирова В.В. (2019) Роль минеральных веществ в формировании качества и стабильности в процессе производства спиртных напитков, полученных с применением растительного сырья // Пищевая промышленность. 2019. № 7. С. 77-79.
The role of mineral substances in the formation of quality and stability in the process of production of alcoholic beverages, obtained with the use of plant materials
I.M. Abramova, Doctor of Technical Sciences; M.E. Medrish, Candidate of Technical Sciences; V.B. Savel'eva, Candidate of Technical Sciences; D.A. Gavrilova
All-Russian Scientific-Research Institute of Food Biotechnology - Branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety, Moscow V.V. Zhirova, Candidate of Technical Sciences
Moscow State University of Technology and Management named after K.G. Razumovsky
The article presents information about the effect of mineral substances on the formation of the quality and stability of alcoholic beverages obtained with the use of plant materials. To the cloudiness are more sensitive alcoholic beverages with a long exposure time, having high concentrations of dry substances. Precipitation and turbidity of alcoholic beverages obtained with the use of plant raw materials are caused by loss of organic solubility (higher alcohols, esters, proteins, fatty acids, high molecular weight fractions of lignin, lipids, tannins) and mineral substances. Sediments of mineral or mixed origin, with a significant content of mineral substances, the main components of which are cations of calcium, potassium, polysaccharides and nitrogenous compounds are, as a rule, irreversible. The main parameter that determines the stability of strong alcoholic beverages during storage is hardness, however, the whole desalted water adversely affects their organoleptic properties. The analysis of the sources of mineral substances in alcoholic beverages, obtained with the use of plant materials and their impact on product quality. The main sources of microelements in alcoholic beverages are production equipment and process water, as well as plant raw materials (for example, soil type, used pesticides and fungicides affect the content of trace elements in plant raw materials), oak wood used for aging of grain distillate. The trace elements coming from production equipment include Cu and Fe, Ni, Cd, Sn and Mo. The main trace elements coming from process water are Ca, Mg, Fe, and Mn.
microelements, alcoholic beverages, quality, stability, plant materials, metals, cations, anions Citation
Abramova I.M., Medrish M.E., Savel'eva V. B., Gavrilova D.A., Zhirova V. V. (2019) The role of mineral substances in the formation of quality and stability in the process of production of alcoholic beverages, obtained with the use of plant materials // Food processing industry = Pischevaya promyshlennost. 2019. № 7. P. 77-79.
Abstract
Key words
^КАЧЕСТВОМ БЕЗОПАСНОСТЬ
Введение. В России и за рубежом приобретают популярность спиртные напитки, полученные с применением растительного сырья. Это прежде всего виски. Содержание минеральных веществ играет большую роль в формировании качества, безопасности и стабильности спиртных напитков при хранении.
С одной стороны, минеральные вещества, в том числе металлы, являются катализаторами окислительно-восстановительных процессов, входят в структуру белков и витаминов, с другой стороны, излишнее содержание металлов способствует возникновению помутнений и тем самым влияет на стабильность спиртных напитков.
Количество минеральных веществ в спиртных напитках сильно варьируется в зависимости от используемого растительного сырья (состав почвы, климатические условия, использованные удобрения и др.), типа древесины дуба, используемой для выдержки зернового дистиллята. растительное сырье оказывает влияние на содержание таких микроэлементов, как Cd, Си, Мп, РЬ, Zn [1, 2]. К микроэлементам, поступающим из производственного оборудования, относятся Си и Fe, Cd, Sn и Мо. К основным микроэлементам, поступающим из технологической воды, относятся Са, Мд, Fe и Мп. Различия в их концентрациях обусловлены различными типами водоподготовки, применяемой в различных регионах [1].
Важную роль в получении хорошего вкуса, высокого качества и стабильности спиртных напитков играет используемая при их изготовлении вода [2]. Содержание растворенных веществ и отдельных элементов в подготовленной воде может оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на стабильность и вкусовые показатели спиртных напитков. Основным параметром, определяющим стабильность крепких спиртных напитков при хранении, является жесткость, вместе с тем целиком обессоленная вода негативно влияет на органолептику [3].
Показатели качества воды, используемой для производства виски за рубежом, весьма ограниченны. Учитывается содержание солей жесткости (ионов Са2+ и Мд2+), общее солесодержание, наличие посторонних привкусов, прозрачность, общая щелочность (содержание слабо-диссоциирующих растворенных в воде углекислот, бикарбонатов, карбонатов и гидроокисей веществ, способных связывать кислоты, сохраняя неизменное рН), активная кислотность (рН), окисляемость (содержание органических веществ). мягкая, кислая, насыщенная торфом вода
дает виски с тяжелым ароматом, а жесткая вода, фильтрованная в гранитных породах Шотландских гор, дает более легкие, медовые виски.
Вода забирается не столько из родников, сколько с открытых рек и водоемов, городских линий водоснабжения. Возможные дефекты исправляются стандартными приемами водоподготовки с применением современного оборудования. В зависимости от качества и дальнейшего направления использования применяются фильтрация через кварцевый песок, умягчение ионообменом, обессоливание обратным осмосом, осветление и дезодорация в колонках с активным углем, регулирование окисляемости аэрацией или дозированием окислителей, дезинфекция жестким ультрафиолетом, обес-соливание современными мембранными методами, обезжелезивание, дехлорация, регулирование щелочности и пр. [1].
Gray и Swan предполагали, что влияние ионов на вкус напитка будет связано с их воздействием на процессы брожения и дистилляции, не оказывая прямого влияния [4].
Концентрации ионов в воде влияют на процессы затирания солода и брожения, изменяя активность дрожжей, pH,
флокуляцию и др., как показано в таблице
[5].
Ионы кальция оказывают наибольшее влияние на процесс затирания, улучшая стабильность ферментов, ответственных за расщепление крахмала до сбраживаемых сахаров.
Некоторые заводы по производству виски используют очень чистую воду, в то время как другие к очищенной полностью воде добавляют незначительное количество сульфата магния, хлорида натрия и хлорида калия, чтобы улучшить вкус воды [6].
Выводы. Минеральные вещества оказывают влияние на образование осадков и помутнений в спиртных напитках. ионы магния сокращают сроки стабильности спиртных напитков, во взаимосвязи с ионами меди влияют на величину мутности, а с ионами железа - на величину осадка. Значительное влияние на устойчивость спиртных напитков оказывают ионы железа, от взаимодействия которых с ионами цинка и фосфат-ионами зависит величина мутности, а от взаимосвязи с хлорид-ионами - период стабильности. Ионы меди индивидуально и во взаимодействии с ионами магния и кальция оказывают влияние
Влияние ионов на процессы затирания солода и брожения
Микроэлементы Характеристика запаха, вкуса Влияние на процессы производства виски
Сульфаты Сухой, вяжущий, горький Увеличивает расщепление белка и крахмала
Фосфаты Нейтральный рН-буферизация, осветление (повышенная концентрация фосфатов, образующихся в сусле)
Нитраты Нейтральный Высокие концентрации снижают скорость ферментации, вызывают уменьшение рН, образование нитрозаминов
Бикарбонаты Резкая горечь, более сладкий, более полный аромат рН-буферизация, сусло сбраживается хуже (повышенное соотношение декстрин: мальтоза)
Хлориды Полнота, сладость Ограничивают флокуляцию, улучшают прозрачность
Кальций Нейтральный Осветление, флокуляция дрожжей, осаждение фосфатов, фитатов, белков и оксалатов. Защищает амилазу от воздействия высоких температур, повышает эндопептидазную активность и общее содержание азота.
Натрий Сладкий в низких концентрациях, соленый в высоких концентрациях -
Калий Относительно нейтральный вкус, слабая соленость Необходим для роста дрожжей, подавляет ферменты сусла при концентрациях выше 10 мг/л
Магний Горький, кислый при концентрации выше 20 мг/л Осветление, снижение рН, активация определенных ферментов дрожжей
Железо Металлический, вяжущий Осветление, препятствует осахариванию, снижает активность дрожжей при концентрации выше 0,2 мг/л
Цинк Вкус нейтральный при низких концентрациях, металлический привкус при высоких концентрациях Увеличивает синтез белка и рост дрожжей при концентрациях 0,08-0,20 мг/л. Оказывает неблагоприятное влияние на ферментацию и коллоидную стабильность выше 0,6 мг/л
78 7/2019 ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ISSN 0235-2486
QUALiTY AND SAFETY
на величину мутности, во взаимосвязи с ионами цинка влияют на период стабильности спиртных напитков. Гидрокарбонат-ионы существенно сокращают сроки стабильности спиртных напитков и увеличивают количество образующегося осадка, могут накапливаться в обработанной воде в значительной концентрации [7].
В крепких спиртных напитках, полученных с применением растительного сырья, наблюдаются осадки минерального или смешанного происхождения, со значительным содержанием минеральных веществ, основными компонентами которых являются катионы кальция, калия, полисахариды и азотистые соединения. Осадки имеют, как правило, необратимый характер [1]. Необратимые помутнения в виски встречаются редко и не зависят от температуры напитка. Обычно это кристаллические помутнения, по внешнему виду напоминающие тонкие волоски оксалата кальция, образовавшегося при взаимодействии ионов кальция и щавелевой кислоты. Характерны для виски, разбавлявшихся недостаточно умягченной водой, или Теннессийских виски, отфильтрованных через слой кленового угля, проходя через который они могли насытиться ионами кальция из древесины. Для устранения кристаллических осадков следует использовать воду, умягченную ионообменном или обессоленную обратным осмосом, возможна также обработка уже готового дистиллята, в котором выявлено повышенное содержание солей жесткости, в ионообменных колоннах.
К помутнениям более чувствительны виски с большим сроком выдержки, имеющие большую концентрацию сухих веществ, однако не исключаются и более молодые купажи. Реакция формирования осадка протекает очень медленно и может появиться в напитке, уже находящемся в торговой сети, и послужить причиной забраковки всей партии. Поэтому задача подготовки виски к розливу - спровоцировать формирование помутнений и произвести их удаление фильтрацией [1].
Изучение состава минеральных веществ в крепких напитках из растительного сырья может служить критерием контроля качества, безопасности и стабильности продукта.
Исследования проведены за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук (тема № 0529-2019-0066).
ЛИТЕРАТУРА
1. Макаров, С.Ю. Основы технологии виски. - М.: Пробел-2000, 2011. - С. 196.
2. Севостьянова, Е.М. Роль воды в ликеро-водочном производстве / Е.М. Севостьянова [и др.] // «Инновационные исследования и разработки для научного обеспечения производства и хранения экологически безопасной сельскохозяйственной и пищевой продукции» (сборник материалов II Международной научно-практической конференции). -2017. - С. 76-79.
3. Севостьянова, Е.М. Влияние солевого состава подготовленной воды на органо-лептические характеристики крепких напитков. / Е.М. Севостьянова, В.П. Осипова, Е.В. Дубинина // Актуальные вопросы товароведения, безопасности товаров и экономики (сборник научных статей по итогам Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, под редакцией А.Н. Столяровой). - 2018. -С. 356-360.
4. Gray, J. D. Observations on the Flavour and Aroma of Scotch Whisky / J.D. Gray, J.S. Swan // Institute of Brewing (Edinburgh) Conference Proc. - 1977.
5. Wilson, C.A. A thesis submitted for the degree of Doctor of Philosophy. The Role of Water Composition on Malt Spirit Quality. International Centre for Brewing and Distilling School of Life Sciences Heriot-Watt University. -Edinburgh, 2008.
6. Robert, A. The Whiskey Machine: Nanofactory-Based Replication of Fine Spirits and Other Alcohol-Based Beverages / A. Robert,
Jr. Freitas // IMM Report. - May 2016. - № 47; http://www.imm.org/Reports/rep047.pdf.
7. Чурсина, О.А. Изучение влияния минерального состава воды на стабильность и качество коньяков / О.В. Чурсина // Магарач. Виноградарство и виноделие. - 2016. - № 4. -С. 30-33.
REFERENCES
1. Makarov, S. Ju. Osnovy tehnologii viski. -M.: Probel-2000, 2011. - S. 196.
2. Sevost'janova, E.M. Rol' vody v likerovodochnom proizvodstve / E.M. Sevost'janova [i dr.] / «Innovacionnye issledovanija i razrabotki dlja nauchnogo obespechenija proizvodstva i hranenija jekologicheski bezopasnoj sel'skohozjajstvennoj i pishhevoj produkcii» (sbornik materialov II Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii). - 2017. - S. 76-79.
3. Sevost'janova, E.M. Vlijanie solevogo sostava podgotovlennoj vody na organolepticheskie harak-teristiki krepkih napitkov / E.M. Sevost'janova, V.P. Osipova, E.V. Dubinina / Aktual'nye voprosy tovarovedenija, bezopasnosti tovarov i jekonomiki (sbornik nauchnyh statej po itogam Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunaro-dnym uchastiem, pod redakciej A. N. Stoljarovoj). -2018. - S. 356-360.
4. Gray, J.D. Observations on the Flavour and Aroma of Scotch Whisky / J. D. Gray, J. S. Swan / Institute of Brewing (Edinburgh) Conference Proc. - 1977.
5. Wilson, C.A. A thesis submitted for the degree of Doctor of Philosophy. The Role of Water Composition on Malt Spirit Quality. International Centre for Brewing and Distilling School of Life Sciences Heriot-Watt University. -Edinburgh, 2008.
6. Robert, A. The Whiskey Machine: Nanofactory-Based Replication of Fine Spirits and Other Alcohol-Based Beverages / A. Robert, Jr. Freitas / IMM Report. - May 2016. - № 47; http://www.imm.org/Reports/rep047.pdf.
7. Chursina, O.A. Izuchenie vlijanija mineral'nogo sostava vody na stabil'nost' i kachestvo kon'jakov / Magarach. Vinogradarstvo i vinodelie. - 2016. - № 4. - S. 30-33.
Авторы
Абрамова Ирина Михайловна, д-р техн. наук, Медриш Марина Эдуардовна, канд. техн. наук, Савельева Вера Борисовна, канд. техн. наук, Гаврилова Дарья Алексеевна
ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, 111033, Россия, Москва, ул. Самокатная, д. i-abramova@mai1.ru, tehnohimkontro1@mai1.ru Жирова Вера Владимировна, канд. техн. наук
Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского, 109004, Россия, Москва, ул. Земляной Вал, Д. 73
Authors
Irina M. Abramova, Doctor of Technical Sciences, Marina E. Medrish, Candidate of Technical Sciences, Vera B. Savelyeva, Candidate of Technical Sciences, Daria A. Gavrilova
All-Russian Scientific-Research Institute of Food Biotechnology -Branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety, 4B, Samokatnaya str., Moscow, Russia, 111033 i-abramova@mai1.ru, tehnohimkontrol@mail.ru Vera V. Girova, Candidate of Technical Sciences
K.G. Razumovsky Moscow State University of technologies and management, 73, Zemlyanoi Val str., Moscow, Russia, 109004
