CC BY
83
7. Терещенко И.В., Голдырева Т.П., Бронников В.И.
Микроэлементозы и эндемический зоб / Клиническая медицина. -
2004. - № 1. - С. 62-66.
8. Баранов А.А. Научные и организационные приоритеты в детской гастроэнтерологии // Педиатрия. - 2002. - N° 3. - С. 12-18.
9. Орещенко А.В., Дурнев А.Д. Пищевая комбинаторика - теория разработки новых видов безалкогольных напитков // Пищевая пром-сть. - 1999. - № 12. - С. 15-17.
10. Гельдыш Т.Г. Биохимическое обоснование технологии продуктов питания в экстремальных ситуациях: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Краснодар: КубГТУ, 2002. - 23 с.
11. Горлов И.Ф., Гельдыш Т.Г. Перспективы использова -ния глицина в пищевой промышленности // Пищевая пром-сть. -
2005. - № 9. - С. 114.
12. Использование сублигвального препарата Глицин для профилактики и лечения психоэмоциональных расстройств при стрессовых ситуациях / Н.Г. Дьячкова, Ю .В. Гудкова, Т.Д. Солда-тенкова и др. // Рос. нац. конгр. «Человек и лекарство». Т. III. - М., 1996. - С. 263.
13. Профилактика и коррекция отклонений в нервно-психи -ческом здоровье детей и подростков аминокислотой глицин // Организация медицинского контроля за развитием и здоровьем дошкольников и школьников на основе массовых скрининг-тестов и их оздо -ровление в условиях детского сада, школы: Метод. пособ. / Под ред. Г.Н. Сердюковской. - М., 1993. - С. 99-102.
Кафедра технологии мясных и рыбных продуктов
Поступила 04.05.06 г.
635.24:663.542:664.292
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ОСВЕТЛЕННОГО ОСАХАРЕННОГО СУСЛА ИЗ ТОПИНАМБУРА
Л.Н. КРИКУНОВА, Д.В. ЧЕЧЕТКИН, Г.П. КАРПИЛЕНКО
Московский государственный университет пищевых производств
Спиртовая отрасль относится к одной из материалоемких отраслей пищевой промышленности. Затраты на сырье в ней составляют до 70% от общих затрат на производство конечного продукта.
В связи с тем, что в настоящее время спиртовые заводы в основном перерабатывают зерно пшеницы и ржи, имеющее многофункциональное назначение, предприятия часто испытывают значительные трудности со снабжением производства основным сырьем. Кроме того, зерновые культуры достаточно дорогое сырье и, к сожалению, только примерно 1/3 часть его перерабатывается в спирт. Выход этанола из 1 т зерна обычно не превышает 32-35 дал.
Такое положение дел в отрасли определяет целесообразность поиска альтернативных сырьевых источников, к которым относится и топинамбур. Это высокоурожайная, неприхотливая сельскохозяйственная культура. По мнению отечественных и зарубежных специалистов, топинамбур - самое дешевое сырье спиртовой отрасли.
Кроме снижения затрат на основное сырье, проблема повышения рентабельности заводов может быть решена путем одновременного производства нескольких конечных продуктов. Объединение двух направлений, т. е. использование дешевого сырья и переработка его по многопродуктовым схемам, позволит коренным образом изменить экономическое положение предприятий.
Для комплексного использования клубней топинамбура с целенаправленным получением одновременно трех конечных продуктов (этиловый спирт, хлебопекарные дрожжи, пектиновые вещества) необходимо выделить из сырья жидкую фазу, направив ее в дальнейшем на сбраживание.
Существуют различные варианты получения жидкого инулинсодержащего продукта из топинамбура, в
основе которых лежат методы прессования или экстрагирования. Нами предложены три варианта:
выделение из измельченного топинамбура сока путем прессования;
выделение из измельченного топинамбура сока путем прессования и дополнительный перевод фруктоза-нов в жидкую фазу путем обработки мезги;
осахаривание смеси из измельченного топинамбура с водой с последующим прессованием пульпы и выделением жидкой фазы.
Критериями оценки эффективности процесса раз -деления выбраны:
максимальный выход жидкой фазы из единицы перерабатываемого топинамбура и переход в нее максимального количества инулина;
минимальный переход в жидкую фазу пектиновых веществ сырья;
перевод высоко- и среднемолекулярных фракций инулина в сбраживаемые углеводы, т. е. осуществление процесса самоосахаривания фруктозанов под действием собственной инулиназы сырья.
Результаты исследований первого варианта получения сока из топинамбура опубликованы в работе [1], обобщенный вывод из которой заключается в том, что переработка топинамбура с выделением только сока экономически нецелесообразна, так как около 50-60% потенциально сбраживаемых углеводов остается в мезге, что значительно снижает выход этанола из единицы перерабатываемого сырья.
В настоящей работе изучены перспективы получе -ния осветленного осахаренного сусла по двум оставшимся вариантам:
2-стадийная схема переработки топинамбура, включающая на первом этапе выделение сока из измельченного сырья, на втором - процесс обработки смеси, состоящей из оставшейся мезги и воды, и выделения из нее жидкой фазы; объединение последней с соком дает сусло;
1-стадийная схема предусматривает непосредственную обработку измельченного топинамбура и выделение осахаренного сусла.
В качестве обязательного условия достижения положительного результата, заключающегося в максимальном выходе осветленного сусла с глубокой степенью осахаривания фруктозанов в нем, необходимо было провести гидролиз инулина сырья.
Анализ источников [2-5] показал, что ферментативный гидролиз инулина является предпочтительным для технологии этанола по сравнению с термической, механической деструкцией и кислотным гидролизом. Он может быть осуществлен как собственными гидро-лазами сырья, так и ферментными препаратами, обладающими инулиназной активностью. По экономическим причинам, связанным с дополнительными затратами на приобретение дорогостоящих промышленно выпускаемых ферментных препаратов с высокой ину-линазной активностью, был выбран вариант гидролиза инулина собственными ферментами сырья, с целью активации которых ранее [6] была установлена эффективность внесения в обрабатываемую массу ионов Са+2 в оптимальной концентрации - 0,01% Са8О4 к массе сырья и дополнительного ввода в гидролизуемую смесь воды (гидромодуль топинамбур : вода 1 : 0,25-0,50).
Процесс гидролиза обрабатываемых сред исследовали путем определения отдельных фракций углеводов сырья:
Ф1 - свободные сахара;
Ф11 - олигосахариды и низкомолекулярные фракции полифруктанов;
Ф111 - высокомолекулярные фракции полифрукта-нов и инулин.
Подготовку проб, предназначенных к гидролизу, осуществляли следующим образом. При 2-стадийной схеме в измельченный топинамбур вносили расчетное количество Са8О4, массу активно перемешивали для равномерного распределения соли в течение 3-5 мин. Смесь подвергали прессованию, получали сок и мезгу. Последнюю смешивали с водой (гидромодуль 1 : 1, что соответствовало гидромодулю топинамбур : вода на уровне 1 : 0,25-0,35). При 1-стадийной схеме в измельченный топинамбур вносили воду (гидромодуль 1 : 0,25-0,35) и 0,01% Са8О4 к массе сырья.
Процесс гидролиза проб осуществляли при оптимальных для действия инулиназ сырья условиях: 155-60°С, рН 5,8-6,0 [6].
Анализ проб включал следующие стадии: отделение от осахаренной массы твердого осадка; использование жидкой фазы I, которая по разрабатываемой технологии будет далее сбраживаться с получением этанола, для определения фракции углеводов Ф1 и Ф11 после дополнительного кислотного гидролиза жидкой фазы I;
добавление к осадку дистиллированной воды, кипячение пробы, фильтрацию с получением жидкой фа-
зы II, ее кислотный гидролиз и определение фракции углеводов ФШ.
Расчет массовой доли фракций ФI, Ф11, ФШ проводили по результатам определения в них редуцирующих веществ.
При изучении эффективности процесса получения осветленного осахаренного сусла из топинамбура по
2-стадийной схеме переработки сырья необходимо было исследовать, во-первых, изменения, происходящие во фракционном составе полисахаридов мезги под действием собственных, оставшихся в ней, гидролаз сырья, во-вторых, изучить процесс самоосахаривания выделенного сока, так как его анализ [1] показал, что он непосредственно не может быть использован для сбраживания ввиду преобладания в составе углеводов олигосахаридов и низкомолекулярных фракций по-лифруктанов (Ф11). Известно, что они плохо сбраживаются спиртовыми дрожжами, имеющими мало активной инулиназы.
Таблица 1
Сырье Влага, МД углеводов, % СВ
% Ф1 Ф11 ФШ
Топинамбур (тонкое измельчение) 74,0 2,7 35,6 38,6
Мезга по сле выделения сока из тонкоизмельченного топинамбура 56,1 0,1 7,6 62,1
Анализ фракционного состава углеводного комплекса исходного топинамбура и мезги, оставшейся после выделения сока из измельченных клубней, показывает (табл. 1), что в твердом остатке концентрируются высокомолекулярные фракции полифруктанов и инулина. Массовая доля (МД) фракции ФШ составляет в мезге 62,1% против 38,6% в топинамбуре.
Установлено, что гидролиз полисахаридов мезги в процессе самоосахаривания массы гидролазами сырья позволяет снизить содержание нерастворимых фрук-танов до 35-40% СВ.
Динамика изменения фракционного состава углеводного комплекса мезги показывает (рис. 1: t 60°С, pH 6,0), что наиболее интенсивно гидролиз протекает в течение первых 4-6 ч и сопровождается накоплением в среде свободных сахаров, олигосахаридов и низкомолекулярных фракций полифруктанов. Основными продуктами гидролиза высокомолекулярных углеводов в начале процесса (2-часовая выдержка) являются фракции Ф11. Их массовая доля в пробе возрастает более чем в 2 раза по сравнению с исходной мезгой.
Увеличение времени обработки до 8-12 ч существенно не повышает процент перехода фруктозанов сырья в растворимое состояние, поэтому продолжительность самоосахаривания массы, состоящей из мезги и воды, принимается равной 6 ч.
Отдельные эксперименты были посвящены изуче -нию процессов, происходящих в соке при его выдержке в течение 2-12 ч при температурах нагрева до 50 и 60°С.
Установлено (рис. 2), что данная операция позволяет увеличивать МД свободных сахаров в соке, причем
Рис. 1
процесс самоосахаривания идет интенсивнее при температуре 50°С (кривая 1) по сравнению с обработкой при 60°С (кривая 2).
Содержание редуцирующих веществ в пробах достигает 5,5-6,0%, что составляет примерно 1/3 от общего количества фруктозанов в соке.
Таким образом, под действием собственных инули-наз топинамбура, перешедших в сок, не удается достичь полного осахаривания углеводов фракции Ф11. Это может быть связано, во-первых, с недостаточной активностью растворимых форм инулиназ топинамбура. О наличии в клубнях растворимой и нерастворимой форм ферментов указывается в работе [7]. В ней также отмечается, что на активность растворимой формы инулиназы не влияет срок уборки урожая.
Другой причиной плохого осахаривания сока может быть высокая концентрация в нем самих фруктозанов (около 15%). Ранее установлено [6], что процесс гидролиза инулина в сырье протекает значительно интенсивнее при добавлении в измельченный топинамбур воды. Однако в случае получения осветленного сусла по 2-ступенчатой схеме переработки сырья весь возможно допустимый объем воды используется на стадии обработки мезги. Ввод дополнительного коли-
чества воды для разбавления сока приведет к снижению концентрации осахаренного сусла, что экологически нецелесообразно для спиртовой промышленности.
Также невысокая степень осахаривания сока может быть связана с фракционным составом его углеводного комплекса. В нем может содержаться много олигосахаридов со степенью полимеризации 4-10. Независимо от формы и величины клубней топинамбура метаболический фонд олигосахаридов с данной степенью полимеризации составляет примерно 48% всех углеводов топинамбура, причем они имеют максимальную стабильность.
На следующем этапе работы была изучена перспективность получения осветленного осахаренного сусла из топинамбура на основе 1-ступенчатой схемы переработки сырья. Эффективность данного способа оценивали как и в предыдущем варианте, исходя из процента перевода высокомолекулярных фруктозанов в раствор и накопления в нем свободных сахаров.
Установлено, что основные изменения во фракционном составе углеводного комплекса топинамбура происходят в течение первых 4 ч гидролиза. Содержание свободных сахаров возрастает с исходных 2% до 38%, идет резкое снижение массовой доли средне- и высокомолекулярных фракций. Увеличение продолжительности процесса гидролиза до 6 ч позволяет повысить содержание сахаров лишь на 4-5%. Причем их новообразование идет за счет гидролиза фракции Ф11. Дальнейшее увеличение времени обработки практически не изменяет состава углеводов топинамбура.
Таблица 2
Показатель
Схема получения сусла
2-ступенчатая 1-ступенчатая
Объем сусла из 100 г топинамбура, мл 83 87
СВ, перешедшие в сусло из 100 г топинамбура, г 15,С 15,2
В том числе фруктозаны 11,6 12,7
Фруктозаны, перешедшие в сусло от общего содержания в 100 г топинам -бура, % 58,С 63,6
МД в сусле, %:
сухих веществ 18,1 17,5
редуцирующих сахаров (ФІ) 5,5 12,5
олигосахаридов и низкомолекуляр -ных фракций полифруктанов (ФII) 8,5 2,1
суммы ФІ и ФІІ 14,С 14,6
Чистота сусла, % 77,3 83,4
Рис. 2
Сравнительный анализ показателей качества осаха-ренного осветленного сусла из топинамбура (табл. 2), выработанного по 2- и 1-ступенчатым схемам переработки сырья, свидетельствует о преимуществе последней.
Во-первых, данный способ позволяет перевести в растворимое состояние больше фруктозанов сырья при приблизительно равном количестве общих экстрактивных веществ из единицы сырья. Это приводит к повышению чистоты сусла, которая возрастает с 77,3 до 83,4%. В целом следует отметить общее высокое значение данного показателя для сусла из топинамбура по сравнению с переработкой традиционного крахмалсодержащего сырья.
Во-вторых, 1-ступенчатая схема переработки топинамбура характеризуется накоплением в сусле значительного количества свободных редуцирующих сахаров. Они составляют свыше 70% от массовой доли всех сухих веществ сусла (по 2-ступенчатой схеме всего 30%).
В-третьих, 2-ступенчатая схема предусматривает установку дополнительного оборудования и связана с большими технологическими потерями.
Таким образом, доказана перспективность разработки комплексной технологии переработки клубней топинамбура с получением осветленного сусла по 1-ступенчатой схеме.
ЛИТЕРАТУРА
1. Чечеткин Д.В., Карпиленко Г.П., Крикунова Л.Н.
Влияние способа получения сока из топинамбура на выход и деструкцию фруктозанов и пектиновых веществ // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2006. - № 1. - С. 53-55.
2. Голубев В.Н., Куев В.Л., Гончаров Н.И. Биотехнологические аспекты переработки топинамбура // Пищевая пром-сть. -1991. - № 9. - С. 52-53.
3. Пащенко Л. П. Рациональные аспекты в переработке топинамбура // Хранение и переработка сельхозсырья. - 1999. - № 7. -С. 13-17.
4. Крикунова Л.Н., Александрова М.М. Энерго- и ресурсосберегающая технология этанола из топинамбура I. Сравнительная характеристика способов подготовки сырья к сбраживанию // Там же. - 2000. - № 6. - С. 64-67.
5. Крикунова Л.Н., Александрова М.М. Энерго- и ресурсосберегающая технология этанола из топинамбура II. Сравнительная характеристика способов активизации инулиназ топинамбура // Там же. - № 7. - С. 56-58.
6. Пат. 2161652 РФ. Способ производства этилового спир -та из топинамбура / Л.Н. Крикунова, М.М. Александрова, Н.Г. Иль -шенко, Е.Ф. Шаненко // БИПМ. - 2001. - № 1.
7. Соколова О.С., Попов М.П. Инулаза клубней топинам-бура // Тез. докл. Междунар. науч.-теор. конф. «Молодые ученые -пищевым и перерабатывающим отраслям АПК». - М., 1997.
Кафедра биохимии и зерноведения
Поступила 03.03.06 г.
663.256.4
МОР ФОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕСТНЫХ РАС ВИННЫХ ДРОЖЖЕЙ
И.Е. БОЙКО, Н.М. АГЕЕВА, А.Д. МИНАКОВА
Майкопский государственный технологический университет
Северо-Кавказский НИИ садоводства и виноградарства Россельхозакадемии
Кубанский государственный технологический университет
Во многих странах мира и регионах, занимающихся виноградарством и виноделием, оказалось возможным отобрать местные расы винных дрожжей, с применением которых были получены полностью выбро-женные, хорошо осветленные виноматериалы с гармоничным вкусом [1, 2]. Однако особая приспособленность местных рас дрожжей к сбраживанию виноградного сусла и условиям виноделия данного района изучена все еще недостаточно.
В результате исследования состава микрофлоры плодов и ягод, произрастающих в Республике Адыгея, были выделены и изучены новые местные расы дрож-
Рис. 1
жей - А/3 и А/5 [3], оценка морфологических характеристик которых является целью данной работы.
Клетки дрожжей расы А/3 на виноградном соке после 3 сут брожения при 25°С имеют эллиптическую форму размером (5-9) х (4-8) мкм. Они расположены отдельно или парами, почки на некоторое время остаются связанными с материнской клеткой (рис. 1). Характер осадка варьирует от рыхлого до плотного в зависимости от стадии развития дрожжей. На более взрослой культуре никогда не заметна пленка, но на стекле пробирки может оставаться кольцо, образованное дрожжами, поднятыми пеной во время бурного брожения.
На твердой питательной среде колонии расы А/3 матовые, зернистые, изрезанные. Спорообразование протекает легко с образованием асков преимущественно с 2, реже - с 4 овальными спорами.
Рис. 2
