Влияние температуры на образование побочных продуктов при сбраживании осветленного зернового сусла Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

и зарубежного производства. Наилучший эффект достигнут при использовании ферментного препарата кси-логлюканофоетидин ШОх при норме задачи 10 ед. на 1 г некрахмальных полисахаридов. В этом случаев 15%-ю фракцию шелухи переходит около 1,5% крахмала против 5—7% без обработки. Вероятно, в данном ферментном препарате совокупность активностей различного действия представлена в оптимальном соотношении.

Исследовали также влияние обработки зерна ржи ферментным препаратом на динамику шелушения. Изучали образцы зерна массой 100 г, обработанные разным количеством препарата (табл. 4). Полученные данные показывают, что оптимальный результат дает обработка зерна ксилоглюканофоетидином ШОх в количестве 10 ед. на 1 г некрахмальных полисахаридов. В случае снятия до 15% наружных слоев шелушение идет медленнее, чем в контроле, а при снятии более 15% зерно шелушится быстрее, т.е. после обработки ферментным препаратом наружные слои зерна уплотняются, а внутренние— разрыхляются. Такое изменение структурно-механических свойств в зерновке ржи способствует снижению потерь крахмала с шелухой [4]. Увеличение же количества ферментного препарата приводит к разрыхлению как наружных, так и внутренних слоев.

Таким образом, разработан принципиально новый способ обработки зерна перед шелушением с целью снижения потерь сбраживаемых углеводов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Губрий Г.Г. Исследование и разработка дифференцированного способа получения этанола из зернового сырья с использованием целлюлаз: Автореф. дис.... канд. техн. наук / ВНИИПБТ. —М., 1994.

2. Лукерченко В.Н. Некрахмальные углеводы зерна и их значение для спиртового производства // Пищевая пром-сть. —2000. — № 1.

3. Пат. РФ. Способ производства этилового спирта из зернового сырья / Л.Н.Крикунова, Е.М. Максимова, Е.М. Мельников, Л.Ю. Орешкина. — Реш. о выдаче от 14.09.2000 г., № 2000102798/13.

4. Казаков Е.Д. Изменение структуры и текстуры тканей зерна при гидротермической обработке// Изв. вузов. Пищевая технология. — 1997. — № 2-3. — С. 8-10.

Кафедра процессов ферментации и промышленного биокатализа ;

Поступила 18.09.2000 г.

663.15:661.72

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ОБРАЗОВАНИЕ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПРИ СБРАЖИВАНИИ ОСВЕТЛЕННОГО ЗЕРНОВОГО СУСЛА

СБ. ВОСТРИКОВ, ГГ. ГУБРИЙ, Е.А. ГОРШКОВ

Воронежская государственная технологическая академия

Накопление примесей этилового спирта в сбраживаемой среде зависит от видовой принадлежности дрожжей и условий процесса брожения. Создание оптимальных условий для действия многочисленных ферментативных комплексов определяет физиологическую активность дрожжей, а также качественный и количественный состав продуктов их обмена.

Исследовали образование примесей при сбражива-нии осветленного зернового сусла дрожжами БассНаготусез сегеу1$ше рас У-1986 и XII в зависимости от изменения температуры.

Для опытов использовали измельченную пшеницу крахмалистостью 56%. Замесы готовили так, чтобы концентрация сухих веществ СВ сусла после осветления составляла 16%.

Для разжижения при температуре 70°С в замес вносили ферментный препарат амилосубтилин АСГЗх из расчета 1 ед. А С/г крахмала. Активность препарата по АС составляла бООед./г [1]. Разваривание проводили при температуре 135°С в течение 40 мин. После разваривания содержимое охлаждали до 70°С и добавляли также 1 ед. АС /г крахмала. При температуре 60°С вносили ферментный препарат Кормей с глюкоамилазной активностью 3000 ед./г. Осахаривание проводили в тер-

мостате при температуре (59+ 1)°С в течение 1 ч, затем массу разделяли на твердую (дробина спиртовая) и жидкую (осветленное сусло) фазы на центрифуге марки ЛЗ-301 при факторе разделения 2000 и времени разделения 10 мин.

Охлажденное до температуры брожения осветленное зерновое сусло засевали суспензией дрожжей Басскаготусез сеге\і$іае расы У-1986 в количестве 10 г/дм3 сусла (в пересчете на прессованные дрожжи влажностью 75%.) Далее колбы с исследуемой сбраживаемой средой, закрытые затворами, объемами 0,5 и 1,5дм3 ставили на брожение в термостат при температурах 30, 35 и 40°С. Начальное значение сусла доводили во всех пробах до pH 5,2 серной кислотой.

В процессе сбраживания отбирали пробы бражки, перегоняли и определяли концентрацию этилового спирта, примесей (ацетальдегида, этилацетата, а также про-пилового, изобутилового, изоамилового спиртов) на газовом хроматографе ЛХМ-80,калибровку которого осуществляли методом внутреннего стандарта [2]. Содержание сбраживаемых углеводов и нерастворенного крахмала определяли антроновым методом ВНИИПрБ [3], накопление дрожжевых клеток— прямым подсчетом на камере Горяева под микроскопом [4].

Как известно из литературных данных [5], образование этанола не коррелирует с накоплением побочных продуктов обмена дрожжей, поэтому сброженные растворы, содержащие одинаковое количество этилового

льно

Таблица 1

1ени- /гле- Раса дрожжей

Показатели У - 1986 хп У - 1986 XII У - 1986 XII

енци-фЬЯ с Температура, "С 30 30 35 35 . 40 40

наук / Содержание, °/о об.:

рна и этилового спирта 9,88 8,35 10,1 7,36 9,64 7.02

цевая ацегальдегида 0,000208 0.000112 0,000241 0,000179 0,000150 0,000221

Ь зер-Е.М. этилацетата 0,000197 0,000124 0,000184 0,000334 0,000106 0,000146

16 от | пропанола 0,001443 0,000647 0.001648 0.000829 0,000951 0,000858

I тка-5. Пи- | и-зобутанола 0.000891 0,001640 0,000963 0.002230 0,000920 0.001260

* изоамилола 0,002340 0,003410 0,002724 0.003165 0.003550 0,003850

суммы примесей 0,005079 0,005933 0,005760 0,006737 0,005677 0,006335

Количество

— дрожжевых клеток.

МЛН'СМ’ О о 260 245 180 230 175

1.72

атем

жид-

*ЛЗ-

[ения

глен-кжей ве 10 щаж-емой дм3 кЗО, всех

жки, :пир-про-iara->осу-ржа-срах-Б[3], )м на

пазо-

■ШЫХ

:ера-

1ВОГО

спирта, могут резко отличаться по вкусовым и ароматическим показателям.

Результаты определения накопления биомассы дрожжей, этанола и основных примесей (табл. 1) свидетельствуют, что дрожжи расы У-1986 по сравнению с расой XII при всех температурах накапливают больше биомассы и этанола. Динамика накопления последнего (рис.1: У-1986 — кривые 2, 3, 4 (г 35, 30, 40°С соответственно; XII — кривые 1, 5, ,6 (г 30,35,40°С соответственно)) показывает, что максимальное его количество составляет для расы У-1986 (г 35°С) 10,1% об.,

Продолжительность брожения, ч РИС.1

для расы XII (г 30°С)— 8,35 (рис. 1).

Накопление ацетальдегида идет наиболее интенсивно в первые 10-12 ч, затем его содержание снижается.В сусле, сбраживаемом дрожжами расы У-1986, оно больше, чем у расы XII. Наибольшее количество ацетальдегида у расы У-1986 при г 35°С — 0,090241% об., а у расы XII при I 40°С — 0,000221% об.

Этилацетат в процессе сбраживания осветленного

зернового сусла накапливался равномерно. Его максимальное количество при сбраживании расой У-1986 при 130°С составило 0,000197% об., для расы XII при 135°С — 0,000334% об.

Накопление пропанола в процессе сбраживания осветленного зернового сусла происходит для обеих рас наиболее интенсивно в первые 25-30 ч. Далее наблюдали снижение скорости его накопления. Раса У-1986 накапливала пропанола больше, чем XII. Максимальное его количество наблюдали для расы У-1986 при t 35°С, а для расы XII —при 140°С, которое составило соответственно 0,001648 и 0,000858 % об.

Раса У-1986 накапливала меньшее количество изо-бутанола в сравнении с расой XII. Максимальное количество изобутанола накапливалось расами У-1986 и XII при t 35°С — 0,000963 и 0,00223% об. соответственно.

Накопление изоамилолав процессе сбраживания осветленного зернового сусла расой XII идет быстрее, чем расой У-1986. Наибольшее его накопление наблюдали для обеих рас при температуре 40°С — 0,00385 и

0,00355% об. соответственно.

На рис. 2 представлена динамика накопления суммы примесей при сбраживании осветленного зернового сусла расами дрожжей Saccharomyces cerevisiae У-1986 (кривые 2,3,6—t 35,30,40°С соответственно) и XII (кривые 1,4, 5 — t 30,40,35°С соответственно). Графики показывают, что суммарное количество примесей растет равномерно на всем протяжении процесса сбраживания, однако особенно интенсивно в первые 30 ч брожения. РасаУ-1986 по сравнению с XII накапливает меньшее количество суммы примесей при исследованных температурах.

Было установлено, что дрожжи расы У-1986 при per-

Таблица .

Раса дрожжей

Показатели У - 1986 хп У - 1986 ХП У - 1986 XII

Температура. "С 30 30 35 35 40 40

Время брожения, ч 56 72 49 72 72

Начальная концентрация сусла, % СВ 16 16 16 16 16 16

pH сусла 5.2 5,2 5,2 5,2 5,2 5,2

Этиловый спирт, % об. 9,88 8,35 10,1 7,36 9.64 7,02

Огород. % 0,1 0,2 0,0 0,4 0.3 0,6

С браживаемые углеводы, г/100 см3 0,35 0.37 0.31 0,43 0.40 0,46

Нераетворенный крахмал, г/100 см” 0,02 0,07 0,02 0,08 0.05 0.08

Продолжительность брожения, ч

Рис. 2

ламентном расходе осахаривающих материалов способны сбраживать осветленное зерновое сусло в интервале температур 30-35°С за 48-60 ч с показателями, представленными в табл. 2. Так, при г 35°С дрожжи расы У-1986 сбраживали осветленное зерновое сусло за 49 ч, при этом накапливали 10,1% рб. этилового спирта. При данной температуре наблюдали минимальные потери со сбраживаемыми углеводами и нерастворенным крахмалом — 0,31 и 0,02 г/100 см3. Оптимальной для расы XII можно принять 130°С. При этой температуре дрожжи расы XII сбраживали осветленное зерновое сусло за 72 ч с содержанием спирта в бражке 8,35% об. Содержание сбраживаемых углеводов и нерастворенного крахмала при этом составило 0,37 и 0,07 г/100 см3 соответственно.

Раса У-1986 является термотолерантной, с высокой бродильной активностью, оптимум ее рабочих температур находится в диапазоне 30-35°С. Каталитическая активность зимазного комплекса ферментов достигает максимальной величины именно в этом температурном диапазоне. Благодаря этому в исследованном нами температурном интервале раса У-1986 более полно и эффективно сбраживает сахара сусла, о чем свидетельствует большее (по сравнению с расой XII) накопление этанола и

биомассы. Тот факт, что при использовании расы У-1986 наблюдается меньшая конечная концентрация суммы примесей, можно объяснить, на наш взгляд, генетическими особенностями опытных дрожжей и их повышенной толерантностью.

ВЫВОДЫ

1. По всем показателям зрелой бражки раса У-1986 более эффективна для сбраживания осветленного зернового сусла, чем раса XII.

2. Оптимальная температура сбраживания для расы У-1986 составила 35°С,что влечет за собой сокращение времени сбраживания, максимальное накопление этанола, минимальное содержание сбраживаемых углеводов и нерастворенного крахмала.

3. При всех температурах брожения раса У-1986 обеспечивает меньшее суммарное накопление примесей относительно расы XII.

ЛИТЕРАТУРА

1.Рухлядева А.П., Полыгалина Г.В. Методы определения активности гидролитических ферментов: — М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. — 287 с.

2. Столяров Б.В., Савинов И.М., Витенберг А.Г. Руководство к практическим работам по газовой хроматограф™. — М.: Химия, 1978. — С. 203-205.

3. Рухлядева А.П. Технохимический контроль спиртового производства. — М: Пищевая пром-сть, 1974.

4. Промышленная микробиология /Под ред. Н.С. Егорова. — М.: Высшая школа, 1989.

5. Грачева И.М. Биосинтез высших спиртов дрожжами / Микробиология. Т. 1. — М.: ВИНИТИ, 1972. — С. 97-120.

Кафедра технологии бродильных производств и виноделия

Поступила 15.08.2000 г.

ЕЛ1 ВАК

Кубані

Вт ряда г Кромі кой и ность чител

ЦИИСІ

лаюті из прс Осі

ной КІ ничен ность, и сред

ЛОТЫ I

центр

предп

произ:

ЧЄСКИ1 СИИ СО

ходов Пр; ют ИС ионоо

Осв(

б

Фил

4

5

6 7

Ито]