Влияние глюкозно-фруктозного сиропа на особенности брожения дрожжей Saccharomyces cerevisiae Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 663. 422

Влияние глюкозно-фруктозного сиропа на особенности брожения дрожжей Saccharomyces cerevisiae

Р. А. Зайнуллин,

д-р хим наук, профессор; Р. В. Кунакова, д-р хим. наук, профессор; В. Ю. Кирсанов

Уфимский государственный университет экономики и сервиса

В современной технологии пивоварения все большее распространение получают способы приготовления пива с применением несоложеного сырья (пшеница, рожь, гречиха, рис) и различных углеводсо-держащих сиропов (крахмальная патока, глюкозно-фруктозный сироп). Это делается с целью снижения издержек, связанных с затратами на производство напитка, при условии сохранения высокого качества напитка и его потребительской привлекательности.

Глюкозно-фруктозный сироп (ГФС) входит в группу крахмальных сиропов, и его используют в качестве сахароза-менителя и углеводсодержащего сырья в производстве продуктов питания и напитков. Интерес к применению ГФС в пивоварении может быть обусловлен тем, что в процессе спиртового брожения ЗаесНаготуевз свгвю1э1ав в присутствии ГФС происходит ускоренное потребление глюкозы, приводящее к накоплению в сусле и готовом пиве фруктозы. Таким образом, в результате замены части солода на ГФС снижается содержание легкоусвояемой глюкозы в пиве и накопление фруктозы. За 48 ч брожения при 33 °С происходит полное усвоение глюкозы при остаточном содержании фруктозы 8,5% [1]. Употребление такого пива может способствовать снижению роста заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ, основная причина которых — ежедневное поступление большого количества легкоусвояемых углеводов в составе продуктов повседневного питания.

Цель работы — выяснение влияния глюкозно-фруктозного сиропа на характер брожения дрожжей БассНаготусвБ свгвю1э1ав и вкус пива.

Было приготовлено три опытных образца по технологии пива «Жигулевское». В отличие от традиционной рецептуры в сусло перед кипячением с хмелем добавили раствор ГФС (10 и 20% от исходного объема сусла), предварительно разбавленный до содержания 11 % сухих веществ. В контрольную пробу ГФС не вносили.

На стадии главного брожения, которое протекало в течение 7 сут, измеряли содержание сухих веществ, контролировали изменение плотности сусла и кислотности. Полученные данные представлены в виде графиков на рис. 1-3.

Анализ полученных результатов и характер построенных кривых показал, что изменение содержания сухих веществ и показателя плотности в бродящем сусле во всех трех образцах происходит с одинаковой закономерностью (см. рис. 1, 2) и полученные величины отличаются в пределах погрешности эксперимента.

Кривая, характеризующая изменение величины кислотности для сусла с добавлением 10% ГФС, лежит выше, чем кривая для традиционного пива (см. рис. 3), и для нее характерно высокое содержание свободных кислот, образующихся в процессе брожения. Главным условием сверхсинтеза кето-кислот как потенциальных веществ, определяющих кислотность сусла, является лимитирование роста дрожжей Yarrowia (Candida) lipolytica тиамином при одновременном избыточном содержании в среде источников углерода, азота и других биогенных элементов [2]. Видимо, избыток углеводов при наличии достаточного количества азота и других биогенных элементов выступает необходимым условием для повышенной

46 ПИВО и НАПИТКИ 6 • 2013

Продолжительность брожения, сут

™ Пиво традиционное в Пиво с 10%-ным раствором ГФС — Пиво с 20%-ным раствором ГФС

990 ---------------------------------------------------------------------------------------

980 ---------------------------------------------------------------------------------------

970 -I-1-1-1-1-1-

1 2 3 4 5 6

Продолжительность брожения, сут

в Пиво традиционное ™ Пиво с 10%-ным раствором ГФС — Пиво с 20%-ным раствором ГФС

Рис. 1. Интенсивность изменения содержания сухих веществ в главном брожении пивного сусла

Рис. 2. Интенсивность изменения плотности пивного сусла в главном брожении пивного сусла

1 2 3 4 5

Продолжительность брожения, сут

Пиво традиционное в Пиво с 10%-ным раствором ГФС — Пиво с 20%-ным раствором ГФС

900 800 700 600

200 100

1 2 3 4 5

Временной интервал, сут

Пиво традиционное ™ Пиво с 10%-ным раствором ГФС — Пиво с 20%-ным раствором ГФС

6

1000

5

4

3

500

400

2

300

1

0

0

6

6

Рис. 3. Интенсивность изменения кислотности пивного сусла в главном брожении пивного сусла

Рис. 4. Интенсивность развития дрожжевых клеток в пивном сусле для каждого образца

продукции кетокислот и дрожжами 5. свгвю1э1ав. Действительно, при добавлении в сусло 10% ГФС и сохранении достаточного количества азота и других биогенных веществ за счет незначительной замены сусла раствором ГФС кислотность сусла повышается в большей степени, чем при брожении чистого сусла, что вполне укладывается в одно из условий синтеза кетокислот в присутствии избытка углеводов. Увеличение расхода ГФС до 20% приводит к обеднению сусла азотом и другими биогенными веществами, соответственно уменьшается и скорость образования кетокислот, вносящих вклад в формирование кислотности сусла.

В среде, менее благоприятной для развития с дефицитом азотистого питания, но в более насыщенной углеводным питанием, дрожжи начинают ак-

тивно сбраживать глюкозу, в отличие от контрольного образца, где они опережающими темпами наращивают биомассу в условиях сусла, сбалансированного по составу питательных веществ.

В свою очередь, кривая, характеризующая изменение кислотности сусла с добавкой 20%-ного раствора ГФС, проходит ниже кривой брожения контрольного опыта. Такое поведение можно объяснить следующим образом: наличие в системе большего количества легкоусвояемых углеводов приводит к тому, что дрожжи не метаболизируют образующейся этиловый спирт до аце-тальдегида, уксусной кислоты и СО2, что в итоге не приводит к повышению кислотности бродящего сусла.

Для подтверждения наших предположений был проведен подсчет количества дрожжевых клеток в течение 7 сут

брожения. На рис. 4 видно, что рост числа дрожжевых клеток происходит быстрее в контрольном опыте, в то время как при увеличении содержания ГФС в сусле рост числа дрожжевых клеток замедляется.

После окончания стадии дображи-вания определяли основные физико-химические показатели для каждого образца пива: плотность, содержание сухих веществ в начальном сусле, кислотность, крепость, цветность, действительный экстракт [3]. Полученные значения представлены в таблице.

Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что в пиве с 10% ГФС дрожжи интенсивно ме-таболизируют моносахариды в спирт, но не так интенсивно наращивают свою биомассу, как это происходит в случае с традиционным суслом.

6 • 2013 ПИВО и НАПИТКИ 47

КОНТРОЛЬКАЧЕСТВА

Определяемый Контрольный Пиво Пиво

показатель образец пива с 10% ГФС с 20% ГФС

Плотность сусла, кг/м3 1005 1005 1007

Содержание сухих веществ 11,2 11,3 11,3

в начальном сусле, %

Кислотность, мл 0,1н. р-ра МаОН 3,7 4,7 2,4

Содержание этилового спирта, об. % 5,1 7,7 5,9

Цветность, мл 0,1 м р-ра 12 0,91 1,54 1,04

Действительный экстракт, % 3,826 3,57 3,826

Послевкусие

Вкус

Цвет , 5

Аромат

Прозрачность

Пиво традиционное

Горечь

Пиво с 10%-ным раствором ГФС — Пиво с 20%-ным раствором ГФС

Рис. 5. Профилограмма органолептической оценки пива

Такой вывод следует из того, что крепость полученных образцов значительно отличается, при этом она выше у пива с 10% ГФС (7,7% против 5,1 и 5,9% у двух других образцов). Величина действительного экстракта показывает, что в традиционном пиве, а также в пиве с 20% ГФС количество

остаточных углеводов больше, что подтверждает наше предположение.

На завершающем этапе исследований проводили органолептический анализ пива. Полученные результаты представлены на рис. 5.

Из профилограммы следует, что образцы пива с добавлением ГФС обла-

дают удовлетворительными характеристиками по всем основным показателям, но наиболее предпочтительным по вкусу оказалось пиво, полученное сбраживанием сусла с добавлением 10% ГФС, которое лишь немного, в среднем на 0,5-1 балл по таким показателям, как вкус, послевкусие и аромат, уступает традиционному. Введение в пиво 20% ГФС привело к получению несколько «пустоватого» во вкусе, водянистого напитка.

Таким образом, ГФС можно использовать в качестве несоложеного сырья в пивоварении, при этом не происходит значительных изменений фи зи ко-химических и органолептиче-ских показателей готового пива, и полученный продукт соответствует ГОСТ Р 51174-2009 «Пиво. Общие технические условия» [4].

ЛИТЕРАТУРА

1. The effects of activation time on the production off ructose and bioethanol from date extract /M.H. Gaily [et al.] // African Journal of Biotechnology. — 2012. — \bl. 11 (33). — P. 8212-8217.

2. Ермакова, И. Т. Участие глиоксилатного цикла в обмене веществ алкан-окисляющих дрожжей Candida lipolytica при биосинтезе а-кетоглутарата/И. Т. Ермакова, Т. В. Фино-генова // Микробиология. — 1971. — Т. 40. — № 2. — С. 223-230.

3. Ермолаева, Г. А Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия/Г. А. Ермолаева. — СПб.: Профессия, 2004. — 546 с.

4. ГОСТ Р 51174-2009. Пиво. Общие технические условия. — М.: Стандартинформ, 2009. — 15 с. <S

Влияние глюкозно-фруктозного сиропа на особенности брожения дрожжей БассЬаготусев сетевое

Ключевые слова

брожение; глюкозно-фруктозный сироп; дрожжи; профилограммы. Реферат

В ходе изучения ряда показателей готового пива и подсчета количества дрожжевых клеток в бродящем сусле удалось установить, что расходование сухих веществ и изменение плотности при брожении пивного сусла без добавления и с добавлением ГФС практически не различаются. Кислотность пивного сусла при брожении с добавлением 20%-ного раствора ГФС характеризуется более низкими значениями, значительно ближе кислотность бродящего пивного сусла с 10% ГФС к показателям кислотности контрольного образца.

Авторы

Зайнуллин Радик Анварович, д-р хим. наук, профессор; Кунакова Райхана Валиулловна, д-р хим. наук, профессор; Кирсанов Виктор Юрьевич

Уфимский государственный университет экономики и сервиса, 450078, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Чернышевского, д. 145, 5599032@mail.ru

The influence of glucose and fructose syrup on fermentation of yeast Saccharomycescerevisiae

Key words

fermentation; glucose and fructose syrup; yeast; profilogram. Abstract

The analysis of a number of beer indicators and counting of yeast cells in the fermenting wort show ed that addition of glucose and fructose syrup does not have an influence on consumption of dry substances and density variation during the process of wort fermentation. The acidity of wort is lower when it undergoes fermentation with addition of 20% solution of glucose and fructose syrup, while the acidity of fermenting wort with 10% solution of glucose and fructose syrup is much closer to the standard indicators of acidity.

Authors

Zaynullin Radik Anvarovich, Doctor of Chemical Science, Professor;

Kunakova Rayhana Valiullovna, Doctor of Chemical Science, Professor;

Kirsanov Viktor Yurievich

Ufa State Academy of Economics and Service,

145 Chernyshevskogo St., Ufa, 450078, Republic of Bashkortostan, Russia

5599032@mail.ru

48 ПИВО и НАПИТКИ 6 • 2013