CC BY
28
ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 663.542
Влияние подкисления на содержание летучих компонентов в сброженном сусле из топинамбура
Л А. Оганесянц,
д-р техн. наук, профессор, академик РАН; ВА. Песчанская; О. Н. Ободеева
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности -филиал ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН
Анализ научно-патентной информации и собственные экспериментальные данные авторов [1-3] показали, что принципиально существуют два способа подготовки топинамбура к дистилляции. Первый из них (2-ступенчатый) предусматривает сначала стадию получения осаха-ренного сусла, а затем его сбраживание. Второй (1-ступенчатый) — значительно упрощает технологический процесс, минуя стадию оса-харивания сусла.
В выполненной ранее работе [4], где в качестве сырья использовали сушеный топинамбур, авторы показали, что 1-стадийный способ при принятых режимах не достигает показателей 2-стадийного. Авторами выдвинуто предположение, что для повышения эффективности процесса подготовки сырья, не предусматривающего его нагрев при 50...55 °С, могут быть рекомендованы способы, направленные на повышение активности как собственного ферментного комплекса сырья, в первую очередь инулиназ, так и ину-линаз микробного происхождения, в качестве которых в работе применяли отечественный ферментный препарат 1пи1 А. Awamori. По данным
производителя препарата максимальную активность он проявляет в кислой среде при рН 4,0-4,5 [5]. При нейтральном значении рН 6,0-6,5 (естественный рН при смешивании сушеного топинамбура с водой) активность фермента составила около 80 % от максимальной. Инулиназы клубней топинамбура, по данным, приведенным в работе [6], напротив, проявляли максимальную актив -ность при значениях рН близким к нейтральным. Кроме того, среди них преобладали связанные формы.
Известно, что клубни топинамбура содержат повышенное количество пектиновых веществ — потенциальных источников метанола, примеси, регламентируемой в конечном продукте. Ранее было показано, что среди них преобладает нерастворимый протопектин [7], что следует считать положительным с позиции оценки данного вида сырья. Вместе с тем, пектин топинамбура характеризуется высокой степенью меток-силирования, то есть в случае ферментативного гидролиза сырья под действием пектинэстеразы в конечном продукте может накапливаться сверхнормативное содержание метилового спирта. Было установлено [8], что пектинэстеразная актив-
Таблица 1
Влияние подкисления на крепость сброженного сусла
Длительность Крепость сброженного сусла, % об.
сбраживания, ч Контроль (рН 6,0) Опыт 1 (рН 4,9) Опыт 2 (рН 4,5) Опыт 3 (рН 4,1) Опыт 4 (рН 3,2)
72 7,22 7,37 7,32 7,29 6,96
84 7,41 7,60 7,54 7,42 7,08
96 7, со 7,58 7,55 7,49 7,13
36 ПИВО и НАПИТКИ
1•2018
'ТЕХНОЛОГИЯ
Влияние подкисления на содержание летучих компонентов в сброженном сусле
Таблица 2
Компонент рН 6,0 (контроль) рН 4,9 рН 4,5 рН 4,1 рН 3,2
Ацетальдегид, мг/дм3 безводного спирта 1547,1 1416,3 1403,4 1395,7 1467,6
Этилацетат, мг/дм3 безводного спирта 161,3 115,3 110,7 101,0 113,1
Метанол, мг/дм3 безводного спирта 2589,5 2134,8 1805,5 1461,0 654,5
Высшие спирты, в том числе, мг/дм3 безводного спирта: 3423,7 2984,9 3000,3 2924,8 2852,5
1-пропанол 641,9 597,6 593,4 535,2 459,5
изобутанол 894,0 700,2 621,3 611,8 544,9
изоамилол 1887,8 1687,1 1785,6 1777,8 1848,1
Энантовый эфир, мг/дм3 безводного спирта 38,3 43,2 35,7 27,6 30,1
Фенилэтиловый спирт, мг/дм3 безводного спирта 175,2 192,8 140,5 198,9 198,2
Сумма летучих компонентов, мг/дм3 безводного спирта* 7993,6 6954,4 6541,9 6156,4 5375,9
Соотношение высших спиртов 1:1,23 1:1,30 1:1,47 1:1,55 1:1,84
'При определении суммы летучих компонентов учитывались все идентифицированные летучие компоненты, некоторые из них в таблице не представлены
ность свежих клубней топинамбура сорта «Скороспелка» осеннего сбора урожая варьирует в пределах 0,220,35 ед. ПЭ/г, что, на первый взгляд, характеризует ее как низкую. Однако, при ее расчете на 1 г пектина сырья цифры значительно возрастают (в среднем до 40 ед. ПЭ/г). Причем выявлено, что пектинэстераза топинамбура проявляет максимальную активность в нейтральной среде при рН 6,0-7,0. Путем подкисления сусла до рН 4,5-5,0 можно снизить ее активность на 25-50%. Кроме того, подкисление, как известно, приводит также к улучшению микробиологической чистоты сбраживаемого сусла.
Таким образом, при подготовке сушеного топинамбура к дистилляции, с целью оптимизации режимных параметров, необходимо проводить глубокий ферментативный гидролиз его инулина, но, при этом, не затрагивать, либо минимально деструктурировать пектиновый комплекс.
В винодельческой отрасли под-кисление среды часто используют в случае переработки сырья с низкой кислотностью, например, груш [9], шелковичной мезги [10]. Такой технологический прием позволяет снизить интенсивность действия окислительных ферментов и интенсифицировать процесс синтеза ароматобразующих компонентов, что положительно отражается на органолептических показателях готового напитка. Кроме того, по имеющимся литературным данным [11], снижение рН среды позволяет также уменьшить выработку дрож-
жами уксусной кислоты. Влияет рН среды и на прохождение реакции эфирообразования в процессе дистилляции [12].
Целью настоящей работы стало изучение влияния степени подкис-ления сусла из сушеного топинамбура при 1-стадийном способе переработки на крепость сброженного сусла и содержание в нем основных летучих компонентов.
Подкисление сусла (смеси из сушеного топинамбура и воды, гидромодуль 1: 4,5) осуществляли путем внесения определенного количества 2М раствора Н^04. Контролем служил образец без подкисления (рН 6,0). Сбраживание сусла осуществляли с применением сухих спиртовых дрожжей Fermiol в количестве 100 мг/100 г сусла, процесс проводили при температуре 28...30 оС, пробы отбирали через 72, 84, 96 ч.
Установлено (табл. 1), что подкис -ление сусла до рН 4,1-4,9 (Опыт 1, Опыт 2 и Опыт 3) приводит к интенсификации сбраживания, сокращая длительность процесса на 24 ч. Кроме того, подкисление сусла в указанных пределах повышает крепость сброженного сусла. Более существенное подкисление среды (рН 3,2) угнетает развитие спиртовых дрожжей и, как следствие, приводит к снижению крепости сброженного сусла по сравнению с контролем на 0,26-0,35% об.
При разработке технологии производства спиртного напитка из топинамбура, кроме крепости сброженного сусла, необходимо учитывать и другие его качественные ха-
рактеристики, которые напрямую влияют на органолептические показатели конечного продукта.
Установлено, что подкисление среды влияет на содержание основных летучих компонентов в сброженном сусле. При этом, выявлено следующее:
• снижение, независимо от уровня подкисления сусла в исследуемых пределах, содержания ацетальде-гида (на 5,1-9,8%) и этилацетата (в среднем на 30%);
• уменьшение содержания метанола в 1,2-4,0 раза с понижением рН в ряду 4,9-3,2;
• снижение суммарного содержания высших спиртов при существенном изменении их процентного соотношения. Так, при рН 6,0 соотношение изоамилола и суммы 1-пропанола и изобутанола составляет 1:1,23, при подкислении возрастает с 1:1,30 до 1:1,84.
В целом, анализ данных (табл. 2) позволяет сделать следующие выводы. Во-первых, подкисление среды способствует снижению содержания метанола, что однозначно является положительным. Данный факт связан со снижением активности действия пектинэстеразы, а при рН 3,2 — с частичной ее инактивацией. Снижение содержания ацетальдегида и этилацетата также можно считать позитивным. Вместе с тем, уменьшение количества высших спиртов — компонентов, активно влияющих на органолептические характеристики напитка, особенно при рН 4,1-3,2, при повышении содержания изоа-милола в сброженном сусле может оказать негативное влияние на ка-
1•2018 ПИВО и НАПИТКИ 37
ТЕХНОЛОГИЯ'
чественные показатели дистиллята. Поэтому степень подкисления сусла из сушеного топинамбура рекомендуется на уровне 4,5-4,9.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент 2608502 Рос. Федерация, МПК С12Р 7/06 (2006.01). Способ производства дистиллята из инулинсодержащего сырья / Л. А. Оганесянц, В. А. Песчанская, Л.Н. Крикунова; заявитель и патентообладатель ФГБНУ ВНИИПБиВП. -№ 2016111159; заявл. 25.03.2016; опубл. 18.01.2017, Бюл. № 2.
2. Патент 2608503 Рос. Федерация, МПК С12Р 7/06 (2006.01). Способ производства дистиллята из инулинсодержащего сырья / Л. А. Оганесянц, В. А. Песчанская, Л.Н. Крикунова; заявитель и патентообладатель ФГБНУ ВНИИПБиВП. -№ 2016111160; заявл. 25.03.2016; опубл. 18.01.2017; Бюл. № 2.
3. Dürr, P. Technologie der Obstbrennerei / P. Dürr, W. Albrecht, M. Gössinger [et al.]. — Eugen Ulmer K G, 2010. — 326 p.
4. Оганесянц, Л. А. Сравнительная характеристика способов подготовки топинамбура к дистилляции / Л. А. Оганесянц,
B. А. Песчанская, О. Н. Ободеева // Пиво и напитки. - 2017. - № 4. - С. 42-45.
5. Волков, П. В. Выделение и свойства ре-комбинантных инулиназ Aspergillus sp. / П. В. Волков, О. А. Синицина, Е. А. Федорова // Биохимия. — 2012. — Том 77, Вып. 5. — С. 611-621.
6. Чечеткин, Д. В. Исследование процесса гидролиза фруктозанов топинамбура под действием собственных гидролаз сырья / Д. В. Чечеткин, Л. Н. Крикунова, Г. П. Карпиленко // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2006. — № 4. —
C. 39-43.
7. Крикунова, Л.Н. Пектиновые вещества топинамбура: содержание, распределение по аналитическим частям, свойства / Л. Н. Крикунова, М. В. Гернет, Д. В. Чечеткин // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2006. — № 5. — С. 50-54.
8. Чечеткин, Д.В. Пектинэстераза топинамбура: активность, свойства / Д. В. Чечет-
кин, Г. П. Карпиленко, Л. Н. Крикунова // Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2006. — № 3. — С. 18-19.
9. Оганесянц, Л.А. Совершенствование технологии переработки груши для производства дистиллятов / Оганесянц Л. А., Панасюк А. Л., Кузьмина Е. И. [и др.] // Виноделие и виноградарство. — 2013. — № 2. — С. 10-13.
10. Патент 2560266 РФ, МПК С^3/12. Способ получения шелковичного дистиллята / Л. А. Оганесянц, В. А. Песчанская, Е. В. Дубинина, Г. В. Лорян; заявитель и патентообладатель ФГБНУ ВНИИПБиВП. — № 201443132/10; заявл. 28.10.2014; опубл.: 20.08.2015, Бюл. № 23.
11. Оганесянц, Л. А. Теория и практика плодового виноделия / Л. А. Оганесянц, А. Л. Панасюк, Б. Б. Рейтблат. — М.: Про-мышленно-консалтинговая группа «Развитие», 2011. — 396 с.
12. Мартыненко, Э.Я. Технология коньяка / Э. Я. Мартыненко. — Симферополь: «Таврида», 2003. — 320 с. <®
Влияние подкисления на содержание летучих компонентов в сброженном сусле из топинамбура
Ключевые слова
крепость сброженного сусла; подкисление сусла; содержание летучих компонентов; сушеный топинамбур.
Реферат
В работе приведены результаты исследования влияния степени подкисления сусла из сушеного топинамбура, полученного 1-стадийным способом переработки сырья, на его крепость и содержание основных летучих компонентов. Рассмотрены способы подкисления сусла в интервале рН 3,2-4,9 (контроль - без подкисления, рН 6,0). Установлено, что подкисление сусла до рН 4,1-4,9 приводит к интенсификации сбраживания и повышению крепости сброженного сусла. Подкисление сусла до рН 3,2 угнетает развитие спиртовых дрожжей. Показано, что подкисление влияет на содержание основных летучих компонентов в сброженном сусле: приводит к снижению содержания ацетальдегида (на 5,1-9,8%) и этилацетата (в среднем на 30%); уменьшает количество метанола в 1,2-4,0 раза за счет снижения активности пектинэстеразы; снижает суммарное содержание высших спиртов в среднем на 15% и существенно меняет процентное соотношение 1-пропанола, изобутано-ла и изоамилола. В целом, рекомендуемая степень подкисления сусла из сушеного топинамбура, полученного по 1-стадийному способу переработки сырья составляет рН 4,5-4,9.
Авторы
Оганесянц Лев Арсенович, д-р техн. наук, профессор, академик РАН;
Песчанская Виолетта Александровна;
Ободеева Ольга Николаевна
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной
и винодельческой промышленности -
филиал Федерального научного центра пищевых систем
им. В. М. Горбатова РАН,
119021, Россия, г. Москва, ул. Россолимо, д. 7,
[email protected], [email protected], [email protected]
Influence of Acidification on Content of Volatile Components in Fermented Wort of Jerusalem Artichoke
Key words
alcohol content of fermented wort; acidification of wort; content of volatile components; dried Jerusalem artichoke.
Abstract
The paper presents results of study of influence the acidification degree of wort from dried Jerusalem artichoke, that obtained by one-step method of processing of raw materials, for alcohol content and the content of major volatile components. Methods of acidification of the wort in the pH range of 3.2 to 4.9 (without acidification, 6.0 pH - control) was research. It was established, that acidification of wort to 4.1-4.9 pH leads to intensification of fermentation and increased fortress of the fermented wort. Acidification of wort to pH 3,2 inhibits alcohol yeast development. It is shown, that acidification influence to content of major volatile components in fermented wort: reduces content of acetaldehyde (5.1-9.8 %) and ethyl acetate (30%); reduces amount of methanol in 1.2-4.0 times by reducing the activity of pectinesterase; reduces the total content of higher alcohols on average by 15% and significantly changes the percentage of 1-propanol, Isobutanol and Isopentanol. In general, recommended degree of acidification of the wort from dried Jerusalem artichoke, obtained by one-step method of raw material processing, is 4.5 to 4.9 pH.
Authors
Oganesyants Lev Arsenovich,
Doctor of Technical Science, Professor, Academician of RAS; Peschanskaja Violetta Aleksandrovna; Obodeeva Olga Nikolaevna
All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry - Branch of V. M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS, 7 Rossolimo Str., Moscow, 119021, Russia, [email protected], [email protected], [email protected]
38 ПИВО и НАПИТКИ 1•2018
