ВЛИЯНИЕ РАСЫ ДРОЖЖЕЙ НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БЕЛЫХ СТОЛОВЫХ ВИН Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

в

естник АПК

Агроинженерия № 4(16), 2014 ■ ■

7

УДК 663.223.3

Агеева Н. М., Даниелян А. Ю., Толмачева Е. Н., Сосюра Е. А. Ageeva N. M., Danielian A. Yu, Tolmacheva E. N., Sosyura E. A.

ВЛИЯНИЕ РАСЫ ДРОЖЖЕЙ НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БЕЛЫХ СТОЛОВЫХ ВИН

THE INFLUENCE OF RACE OF YEAST ON CHEMICAL COMPOSITION OF THE WHITE TABLE WINES

Показано влияние расы дрожжей на динамику брожения виноградного сусла, состав органических кислот и ароматобразующих компонентов. Выделены расы, обеспечивающие получение высококачественных виномате-риалов, наименьшее накопление соединений, отрицательно влияющих на дегустационную оценку вина (2-бутанол, изоамиловый спирт).

Ключевые слова: винные дрожжи, брожение, активность ферментов, динамика брожения, органические кислоты, ароматобразующие вещества.

The influence is shown the race of yeast(s) to the dynamics of the fermentation of grape must, the composition of organic acids and aromatic components. The races, which ensure obtaining high-quality winemaking material are isolated.

Key words: wine yeast, fermentation, enzyme activity, the dynamics of fermentation, organic acids, aromatic of components.

Агеева Наталья Михайловна -

доктор технических наук, профессор,

главный научный сотрудник

Научного центра «Виноделие»

ГНУ СКЗНИИСиВ ФАНО России,

г. Краснодар

Тел.: 8(8612) 52-58-77

E-mail: [email protected]

Даниелян Армен Юрьевич -

аспирант лаборатории виноделия ГНУ СКЗНИИСиВ ФАНО России, г. Краснодар Тел.: 8-928-333-32-43 Е-mail: [email protected]

Толмачева Екатерина Николаевна -

кандидат технических наук, ассистент кафедры виноградарства

Кубанский государственный аграрный университет г. Краснодар Тел.: 8-918-339-86-25 Е-mail: [email protected]

Сосюра Елена Алексеевна -

старший преподаватель кафедры производства и переработки продуктов питания из растительного сырья

Ставропольский государственный аграрный университет г. Ставрополь Тел.: 8-903-419-49-42 Е-mail: [email protected]

Ageeva Natalya Mihaylovna -

Doctor in Technical Sciences, Professor, Chief Researcher of Scientific Center «Winemaking» State Scientific Institution North-Caucasian Zonal Research Institute of Horticulture and Viticulture, Krasnodar

Tel.: 8(8612) 52-58-77 E-mail: [email protected]

Danielian Armen Yur'evich -

PhD student laboratories winemaking State Scientific Institution North-Caucasian Zonal Research Institute of Horticulture and Viticulture, Krasnodar Tel.: 8-928-333-32-43 E-mail: [email protected]

Tolmacheva Ekaterina Nikovaevna -

Ph.D., assistant of department ofviticulture Kuban State Agrarian University, Krasnodar

Tel.: 8-918-339-86-25 E-mail: [email protected]

Sosуura Elena Alexeevna -

Senior Lecturer of department of the production and processing of food from plant material Stavropol State Agrarian University, Stavropol

Tel.: 8-903-419-49-42 E-mail: [email protected]

Одной из важнейших технологических операций при производстве белых столовых вин является брожение сусла, осуществляемое специальными расами дрожжей. По данным ученых [1, 2], именно расы дрожжей оказывают большое влияние на динамику брожения, формирование вкуса и аромата и даже розли-востойкости виноматериала. С помощью правильного подбора расы можно производить виноматериал прогнозируемого качества и химического состава.

Современный отечественный рынок вспомогательных материалов располагает большим количеством новых рас дрожжей. Однако прежде чем рекомендовать их к применению в производстве, необходимо провести комплекс исследований (тестирований) с целью обоснования их использования для определенной категории вин.

Цель работы - исследование влияния рас-дрожжей АсШогеРЗЗ, У1й1еуигеСвтУвео, Ехсе1-¡впсвХП, Ехсе11епсеХР (производство Франции) на качественные показатели белых столовых вин.

8

,,„ „„„,„,„,„„,„„. Jj Ставрополья

научно-практическии журнал

Объекты и методы исследований. В качестве объекта исследований использовали сусло из белого сорта винограда Шардоне. Для сбраживания виноградного сусла из белых сортов винограда применяли новые расы активных сухих дрожжей, имеющие следующие характеристики:

- ActifloreF33, производитель фирма LAF-FORT, вид Saccharomyces cerevisiae: дрожжи спиртоустойчивы до 16 % об. и сульфоустойчивы, обладают кислото-понижающей способностью;

- VitilevureCsmYseo, производитель YSEO-process, предназначены для выработки фруктовых, плодовых и виноградных вин. Специально селекционированный штамм L 6885. Дрожжи этой расы проводят частичное расщепление яблочной кислоты, обладают высокой толерантностью, спиртоустойчивы. Обеспечивают низкое накопление летучих кислот и сернистых производных;

- ExcellenceXR (производство LAMOTHE-ABIET): универсальная раса дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae, спирто-и сульфоустойчивы;

- Excellence XP (производство LAMOTHE-ABIET), вид Saccharomyces cerevisiae. Рекомендуется для производства высококачественных столовых вин, легко забраживают, не образуют недобродов.

Объем выделившегося диоксида углерода определяли с использованием гидрозатворов. Массовую концентрацию органических кислот - методом капиллярного электрофореза по ГОСТ Р52841-2007, а ароматобразующих соединений - с применением газожидкостной хроматографии путем прямого ввода пробы (Кристалл 2000М).

Постановка эксперимента. В виноградное сусло из сорта винограда Шардоне в одинаковых количествах (2 г/дм3) вносили реактивированные клетки рас дрожжей ActifloreF33, VitilevureCsmYseo, ExcellenceXR, ExcellenceXP и контроль - Шампанская 7-10С, температура брожения 23-25 0С. Исходная концентрация сахаров в исходном сусле 17 г/100 см3, а титруемых кислот 7,8 г/дм3. Брожение проводили в герметичных условиях.

Обсуждение результатов. Анализ полученных данных свидетельствует о различии в динамики брожения в зависимости от расы дрожжей (рис. 1).

Латентный период был практически идентичным для всех четырех экспериментальных рас дрожжей. В контрольном варианте забра-живание протекало несколько медленнее, а экспоненциальная фаза наступала быстрее.

Наиболее активное потребление сахаров и выделение С02 наблюдалось при использовании расы дрожжей VitilevureCsmYseo и Ехсе1-¡впсеХР. Наименее активное выделение С02 наблюдалось в контрольном образце. Согласно полученным данным, сбраживание сахаров расой ЛсШогеРЗЗ закончилось на шестые сутки, остальными экспериментальными расами - на девятые сутки, а расой Шампанская 7-10С (контроль) - на десятые сутки.

Рисунок 1 - Динамика выделения СО2 при сбраживании сусла расами дрожжей

Полученные результаты можно объяснить различием в активности ферментных систем каждой из рас дрожжей, что, скорее всего, является генетической особенностью штамма. В связи с этим представляет интерес исследование химического состава полученных виноматериалов.

Установлено, что объемная доля этилового спирта изменялась от 9,4 % об. у рас ActifloreF33, VitilevureCsmYseo и Шампанская 710С до 9,5 % об. Excellence XP и 9,6 % об. для ExcellenceXR.

Органические кислоты оказывают влияние на вкус и букет вина, определяют направленность биохимических процессов. В результате проведенных исследований (табл. 1) установлено, что концентрация титруемых кислот уменьшилась, особенно в случае применения рас дрожжей ExcellenceXP и ExcellenceXR.

Таблица 1 - Массовая концентрация органических кислот в зависимости от расы дрожжей

Показатель Раса дрожжей

Контроль ExcellenceXR ExcellenceXP VitilevureCsmYseo ActifloreF33

Массовая концентрация органических кислот, г/дм3: винная 2,43 2,17 2,20 2,18 2,24

яблочная 1,93 1,76 1,78 1,85 1,68

янтарная 0,32 0,28 0,58 0,66 0,45

лимонная 0,32 0,29 0,26 0,44 0,18

уксусная 0,28 0,45 0,25 0,40 0,36

молочная нет 0,29 1,26 0,47 0,88

Дегустационная оценка, балл 7,6 7,8 7,8 7,7 8,1

Массовая концентрация титруемых кислот, г/дм3 7,2 6,8 6,8 7,0 6,7

в

естник АПК

Ставрополья

№ 4(16), 2014

Агроинженерия

9

Содержание винной кислоты незначительно варьировало, при этом ее снижение отмечено при использовании рас ExcellenceXP и VitilevureC-smYseo. В процессе брожения выявлено снижение концентрации яблочной кислоты. Ее количество в виноматериалах изменялась от 1,68 г/дм3 при использовании расы ActifloreF33 до 1,93 г/дм3 в контроле. Наибольшее снижение концентрации яблочной кислоты обеспечило применение расы ActifloreF33. Полученные результаты позволяют считать, что все экспериментальные расы дрожжей обладают кислотопонижающей способностью, что особенно актуально и значимо в настоящее время, когда для снижения концентрации титруемых кислот приходится проводить дополнительные технологические операции. Использование в технологии изучаемых рас дрожжей позволяет регулировать концентрацию титруемых кислот уже на стадии спиртового брожения.

В сравнении с контролем в экспериментальных образцах отмечено накопление янтарной кислоты, особенно в вариантах, полученных с использованием рас дрожжей ExcellenceXP и VitilevureCsmYseo (0,58 и 0,66 г/дм3 соответственно). Известно [3], что присутствие янтарной кислоты способствует увеличению антиок-сидантной способности белых столовых вин и их устойчивости к окислению. Следовательно, образцы, полученные с помощью ExcellenceXP и VitilevureCsmYseo, более устойчивы к окислению в сравнении с другими виноматериалами.

Во всех образцах наблюдалось увеличение содержания молочной кислоты, особенно при использовании штаммов ExcellenceXP и VitilevureCsmYseo (0,47 и 0,88 г/дм3 соответственно). В контрольном образце молочная кислота не обнаружена. Это свидетельствует о том, что раса дрожжей Шампанская 7-10С не содержит ферментных систем, трансформирующих яблочную кислоту до молочной [3].

Уксусная кислота быстро образуется в начале брожения, а к концу брожения ее содержание может резко понижаться. Так, исследованиями [4] показано, что такое свойство дрожжей является генетическим и может усиливаться или уменьшаться в зависимости от химического состава сусла. Проведенные исследования показали, что наименьшая концентрация уксусной кислоты была обнаружена при использовании рас Шампанская 7-10С и Excellence XP. На основании исследований Н. Ф. Саенко [5] можно рекомендовать эти расы дрожжей для лечения «больных» вин с повышенной концентрацией уксусной кислоты и ацетальдегида.

Щавелевая кислота также выявлена в трех виноматериалах, что свидетельствует о различной активности ферментных систем цикла Кребса. Этот факт подтверждается большим различием в накоплении пировиноградной кислоты, через которую протекает большая часть преобразований органических кислот в цикле трикарбоновых кислот [3].

Лимонная кислота является естественным побочным продуктом спиртового бро-

жения [3] и участвует в сложении вкуса вина, окислительно-восстановительных процессах. Она образуется в цикле Кребса из пировино-градной кислоты под действием ацетил-КоА или из щавелево-уксускной кислоты под действием декарбоксилирующих ферментов цикла Кребса. Установлено, что по синтезу лимонной кислоты исследуемые расы дрожжей можно расположить в ряд (по убыванию концентраций) Viti¡evureCsmУseo>Шампанская 7-10С> Exce¡¡enceXR>Exce¡¡enceXP>Actif¡oreF33.

Органические кислоты участвуют в реакциях этерификации, продуктом которых являются различные простые и сложные эфиры, формирующие аромат вина. Активность этерификации обусловливается ферментативным комплексом дрожжевых клеток. Анализ материалов исследований (табл. 2) свидетельствует о варьировании важнейших ароматобразующих соединений в широких пределах в зависимости от расы дрожжей. Установлено, что сбраживание сусла штаммами Exce¡¡enceXR и Exce¡¡enceXP привело к увеличению накопления ацетальдегида, что может придать излишнюю резкость и грубость аромату и вкусу вина.

Известно [3,6], что ацетальдегид является вторичным продуктом спиртового брожения, а его концентрация во многом определяется содержанием диоксида серы в исходном сусле.

В наших экспериментах исходное сусло имело одинаковую концентрацию диоксида серы, которая составляла 70 мг/дм3, следовательно, различия в концентрациях ацетальдегида в экспериментальных виноматериалах вызваны другими факторами, а именно спецификой расы дрожжей. Кроме того, при брожении обычно наблюдается постоянное новообразование ацетальдегида за счет дезаминирования аминокислот [6], активность которого определяется биосинтетическими функциями соответствующих ферментных систем дрожжей.

В виноматериалах, приготовленных с использованием рас дрожжей Exce¡¡enceXR и Exce¡-¡enceXP, обнаружено значительное накопление изоамилацетатаи2,3-бутандиола, оказывающих неблагоприятное влияние на вкус и аромат вина. Существенное различие между расами наблюдалось по количеству терпеновых соединений-цитраля, терпениола, лимонена и ионона. Возможно, именно их наличием можно объяснить яркий цветочный аромат виноматериалов, приготовленных с использованием штаммов Exce¡-¡enceXP, Exce¡¡enceXR и АШ0^33.

В результате анализов виноматериалов, произведенных с применением штаммов Viti-¡evureCsmУseo и Actif¡oreF33, установлено, что концентрация изоамилового спирта была немного выше, а этилацеталя, напротив, накоплено небольшое количество по сравнению с контрольным образцом. По концентрации этиллактата выгодно отличаются от контроля образцы виноматериалов, полученные с применением рас Actif¡oreF33, Viti¡evureCsmУseo и Exce¡¡enceXP.

Вкеквартальный научно-практический

журнал

Таблица 2 - Накопление ароматобразующих компонентов в зависимости от расы дрожжей, мг/дм3

Показатель Дрожжи

Контроль ЕхсеИепсеХИ ЕхсеИепсеХР VitilevureCsmYseo ActifloreF33

Ацетальдегид 80,5 118,8 121,3 68,7 81,4

Этилформиат 0,21 0,23 0,22 нет 0,18

Этилацетат 23,45 20,56 19,78 44,8 36,5

Изоамилацетат 0,46 0,52 0,51 0,19 0,32

Этиллактат 0,13 0,16 0,20 0,22 0,27

Этилацеталь нет 0,05 0,04 нет 0,01

Метанол 20,0 23,7 24,1 18,6 21,9

2-бутанол нет нет 0,12 нет 0,08

1-пропанол 19,4 21,1 20,6 15,8 21,2

Изобутанол 59,7 58,9 60,1 32,7 41,0

1-бутанол 1,12 1,41 1,32 нет нет

Изоамиловый спирт 168 172 171 212 186

1-амиловый спирт 0,36 0,34 0,38 нет 0,12

1-гексанол 18,6 17,2 18,5 16,6 18,3

2-фенилэтанол 21,6 35,8 38,9 32.5 31,2

2,3-бутандиол 38,7 56,5 58,0 40,4 39,4

Дегустационная оценка, балл 7,8 8,0 8,2 8,2 8,4

Важнейшим среди эфиров является этила-цетат, обладающий легким фруктовым ароматом, и этиллактат, смягчающий вкус столового виноматериала. В результате исследований наибольшее количество этилацетата выявлено в виноматериале, полученном при сбраживании сусла расой дрожжей VitilevureCsmYseo, несколько меньшее накопление получено при использовании расы Ас^ЛогеГЗЗ. В остальных вариантах, включая контроль, содержание этилацетата имело близкие значения. Наибольшее накопление этилактата выявлено в вариантах с использованием рас АсШогеГЗЗ, Vitilevure-CsmYseo и Ехсе11епсеХР.

Массовая концентрация изоамилацетата, проявляющего в зависимости от концентрации цветочные и горько-фруктовые тона, была наибольшей при использовании рас Ехсе11епсеХР, ЕхсеИепсеХИ и в контроле.

Кроме представленных в таблице ароматобразующих компонентов, в виноматериалах

идентифицированы каприновый, капроновый альдегиды, этилбутират, этилвалериат, этил-капринат, этилкапронат, этилкаприлат, изо-амилкапронат, эфиры линолевой, линоленовой, олеиновой и миристиновой кислот, изовалери-ановая, каприновая, капроновая и каприловая кислоты, концентрации которых имели близкие значения для всех исследованных рас дрожжей.

Представляет интерес сравнительный анализ накопления высших спиртов (рис. 2). Они образуются путем дезаминирования или переа-минирования соответствующих аминокислот, последующего декарбоксилирования кетокислот и восстановления альдегидов в процессе спиртового брожения [3]. По данным некоторых ученых [1, 7], высшие спирты являются продуктами спиртового брожения, количество которых определяется расой дрожжей, а синтез совершается на грани углеводного и азотистого обмена дрожжей, т. е. синтез высших спиртов обусловливается генетическими особенностями дрожжей.

мг/дм: 250

200

150

100

50

□ Этилацетат

□ Изобутанол

□ Изоамиловый спирт

■ (3-фенилэтанол

□ Дцетальдегид

Контроль Excellence Excellence XP Vitilevure Actiflore F33 XR Csm Yseo

Рисунок 2 - Изменение концентрации ароматических компонентов в зависимости от расы дрожжей

в

естник АПК

Ставрополья

№ 4(16), 2014

Агроинженерия

11

Анализ полученных экспериментальных данных свидетельствует о том, что при одинаковых условиях брожения 2-бутанол выявлен только при использовании рас Actiflore F33 и Excellence XP (рис. 2). Как экспериментальные, так и контрольная раса дрожжей характеризовались невысоким синтезом 1-пропанола и 1-бутанола, что является положительным фактором.

Из известных высших спиртов продуктов переработки винограда наиболее неприятным ароматом обладает изоамиловый спирт. Его накопление было наибольшим при использовании рас дрожжей Actiflore F33, VitilevureCsmYseo, что, однако, не оказало отрицательного влияния на качество виноматериала.

Литература

1. Бурьян Н. И. Совершенствование технологических процессов производства столовых вин на основе регулирования обмена веществ у дрожжей : автореф. дис. ... д-ра техн. наук. Ялта, 1983. 82 с.

2. Агеева Н. М. Стабилизация виноградных вин : теоретические аспекты и практические рекомендации. Краснодар : Просвещение-Юг, 2007. 251 с.

3. Родопуло А. К. Основы биохимии виноделия. М. : Легкая и пищ. пром-сть, 1983. 220 с.

4. Риберо-Гайон Ж., Пейно Е. Виноделие (Возбудители брожения. Приготовление вин). М. : Пищ. пром-сть, 1971. 414 с.

5. Саенко Н. Ф., Мальцева М. А. Технологические требования к микрофлоре, применяемые в виноделии. М. : Пищ. пром-сть, 1976. 392 с.

6. Moreno-Arriba М., Polo М. Winemaking Biochemistry and Microbiology: Current Knowledge and Future Trends // Critical Reviews-in Food Science and Nutrition. 2005. № 4. P. 265-286.

7. Yranzo J. F. Ubeba, Perez A. Y. Briones, Canas P. M. Yzgierdo. Study of the onological characteristics and enzimaticactivités of wine yeasts // Food Microbiol. 1998. № 4. P. 399-406.

Проведена дегустация полученных вино-материалов, в результате которой выявлена корреляция между дегустационной оценкой и концентрацией титруемых кислот, особенно яблочной и молочной, и высшими спиртами. Наибольшую дегустационную оценку имел ви-номатериал, приготовленный с использованием расы Actif¡ore F33, остальные виноматериа-лы имели близкие значения органолептической оценки.

Таким образом, представленные материалы исследования свидетельствуют о существенном влиянии расы дрожжей на ароматический комплекс белых столовых виноматериалов.

References

1. Burian N. I. Improvement of technological processes of production of table wines based on the regulation of metabolism in yeast : abstract. dis. ... dr. tehn. Sciences. Yalta, 1983. 82 p.

2. Ageeva N. M. Stabilization wines : theoretical aspects and practical recommendations. Krasnodar : Education-South, 2007. 251 p.

3. Rodopulo A. K. Fundamentals of Biochemistry winemaking. M. : Light and Food Industry, 1983. 220 p.

4. Ribero-Gayon J., Payne E. Winemaking (Fermenter. Preparation of wine). M. : Food Industry, 1971. 414 p.

5. Saenko N. F., Maltsev M. A. Technological requirements microflora used in winemaking. M. : Food Industry, 1976. 392 p.

6. Moreno-Arriba M., Polo M. Winemaking Biochemistry and Microbiology: Current Knowledge and Future Trends // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2005. № 4. P. 265-286.

7. Yranzo J. F. Ubeba, Perez A. Y. Briones, Canas P. M. Yzgierdo. Study of the onological characteristics and enzimaticactivités of wine yeasts // Food Microbiol. 1998. № 4. P. 399-406.