Исследование процессов метаболизма спиртовых дрожжей при сбраживании гречишно-кукурузного сусла

Для расширения ассортимента конкурентоспособных спиртных напитков, обладающих оригинальными органолептическими свойствами, перспективны исследования о применении в технологиях зерновых дистиллятов новых видов растительного сырья. Цель данной работы состояла в установлении влияния особенностей состава зернового сусла, приготовленного с совместным использованием альтернативного сырьевого источника — гречихи и широко применяемой в спиртовом производстве кукурузы, на процессы метаболизма дрожжей Saccharomyces cerevisiae 985-Т и спиртового брожения. Объектами исследования служили следующие продукты и вещества: зерно гречихи и кукурузы; ферментные препараты — источники амилаз, ксиланазы, β-глюканазы и протеаз; образцы зернового сусла, бражки и отгонов бражки. Обоснована перспективность введения в технологию оригинальных спиртных напитков смешанных зерновых сред, приготовленных с использованием нетрадиционного гречишного сырья. Показано, что применение гречихи в качестве источника биополноценного белка, незаменимых аминокислот и минеральных веществ совместно с кукурузой, содержащей высокий уровень крахмала и малое количество некрахмальных полисахаридов, способствовало как увеличению выхода спирта, так и изменению количественного содержания вторичных метаболитов в составе летучих примесей. Установлено, что повышение концентрации в сусле растворимых углеводов и снижение его вязкости на 15,5–40,3% происходили за счет включения в состав зерновой смеси кукурузы, а обогащение сусла ассимилируемым дрожжами азотом на 19,0–41,8% в результате добавления гречихи. Подобрано оптимальное соотношение кукурузы и гречихи в составе зерновой смеси (7:3), позволившее улучшить биохимические и технологические показатели зернового сусла, повысить эффективность процессов жизнедеятельности дрожжей и спиртового брожения, обеспечить повышение выхода спирта на 1,8%, сократить образование побочных метаболитов, особенно высших спиртов, и изменить их состав в сторону увеличения доли альдегидов и эфиров. Всё перечисленное может оказывать положительное влияние на органолептические показатели дистиллята.

1. Оганесянц, Л. А., Кобелев, К. В., Крикунова, Л. Н., Песчанская, В. А. (2014). Технико-экономическое обоснование выбора сырья для производства зерновых дистиллятов. Пиво и напитки, 2, 10–13.

2. Волкова, С. В., Яковлева, О. В. (2019). Оценка качества дистиллятов для производства виски из некоторых видов зернового сырья местной селекции. Вестник Могилевского Государственного университета продовольствия, 1(26), 77–83.

3. Rimareva, L. V., Serba, E. M., Overchenko, М. B., Shelekhova, N. V., Ignatova, N. I., Pavlova, A. A. (2022). Enzyme complexes for activating yeast generation and ethanol fermentation. Foods and Raw Materials, 10(1), 127–136. http://doi.org/10.21603/2308-4057-2022-1-127-136

4. Franitza, L., Granvogl, M., Schieberle, P. (2016). Influence of the production process on the key aroma compounds of rum: From molasses to the spirit. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 64(47), 9041–9053. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6b04046

5. Абрамова, И. М., Медриш, М. Э., Савельева, В. Б., Романова, А. Г., Гаврилова, Д. А. (2018). Исследование летучих примесей в спиртных напитках, изготовленных из выдержанных зерновых дистиллятов. Пищевая промышленность, 7, 74–76.

6. Егорова, Е. Ю., Мороженко, Ю. В. (2018). Методические подходы к разработке и оценке качества новых напитков группы «дистилляты». Часть 2. Выбор сырья. Ползуновский вестник, 2, 17–21. https://doi.org/10.25712/ASTU.20728921.2018.02.004

7. Римарева, Л. В., Кривова, А. Ю., Шелехова, Н. В., Оверченко, М. Б., Серба, Е. М. (2019). Каталитические особенности протеаз и фитаз при переработке полимеров тритикалевого сусла в производстве спирта. Актуальные вопросы индустрии напитков, 3, 184–190. http://doi.org/10.21323/978-5-60431284-1-2019-3-184-190

8. Серба, Е. М., Римарева, Л. В., Чан, В. Т., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Павлова, А. А. и др. (2022). Влияние особенностей состава зерна сорго на эффективность его микробной конверсии в этанол и лизин. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Биология, 15(3), 347–362.

9. Крикунова, Л. Н., Песчанская, В. А., Дубинина, Е. В. (2017). Некоторые аспекты производства дистиллята из клубней топинамбура. Часть 1. Динамика распределения летучих компонентов при дистилляции сброженного сусла. Техника и технология пищевых производств, 1(44), 17–23.

10. Oganesyants, L. A., Peschanskaya, V. A., Krikunova, L. N., Dubinina, E. V. (2019). Research of technological parameters and criteria for evaluating distillate production from dried jerusalem artichoke. Carpathian Journal of Food Science and Technology, 11(2), 185–196. https://doi.org/10.34302/crpjfst/2019.11.2.15

11. Крикунова, Л. Н., Дубинина, Е. В., Ободеева, О. Н. (2022). Возвратные отходы хлебопекарного производства — новый вид сырья для производства дистиллятов (Часть IV. Спиртной напиток). Пищевые системы, 5(1), 4–9. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2022-5-1-4-9

12. Крикунова, Л. Н., Дубинина, Е. В., Макаров, С. Ю. (2021). Возвратные отходы хлебопекарного производства — новый вид сырья для производства дистиллятов (Часть III. Стадия дистилляции). Пищевые системы, 4(2), 89–96. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2020-4-2-89-96

13. Троценко, А. С., Танашкина, Т. В., Корчагин, В. П., Клыков, А. Г. (2010). Проблемы и перспективы использования гречихи в пищевой биотехнологии. Вестник Тихоокеанского Государственного экономического университета, 2(54), 104–114.

14. Серба, Е. М., Римарева, Л. В., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Микуляк, А. А., Иванов, В. В. (2023). Обоснование перспективы использования гречихи в производстве оригинальных спиртных напитков. Пищевая промышленность, 5, 45–47. https://doi.org/10.52653/PPI.2023.5.5.012

15. Deželak, M., Zarnkow, M., Becker, T., Košir, I. J. (2014). Processing of bottom-fermented gluten-free beer-like beverages based on buckwheat and quinoa malt with chemical and sensory characterization. Journal of the Institute of Brewing, 120(4), 360–370. https://doi.org/10.1002/jib.166

16. Агафонов, Г. В., Чусова, А. Е., Ковальчук, Н. С., Зуева, Н. В. (2018). Возможность применение гречихи в технологии ферментированного солода. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 80(4), 170–176. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-4-170-176

17. Серба, Е. М., Римарева, Л. В., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Крючкова, Е. Р., Крыщенко, Ф. И. и др. (2023). Биотехнологические аспекты использования гречихи в производстве оригинальных спиртных напитков. Биотехнология, 39(2), 10–16. https://doi.org/10.56304/S0234275823020114

18. Zhu, F. (2021). Buckwheat proteins and peptides: Biological functions and food applications. Trends in Food Science and Technology, 110,155–167. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.01.081

19. Giménez-Bastida, J.A., Zieliński, H. (2015). Buckwheat as a Functional Food and Its Effects on Health. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 63(36), 7896–7913. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b02498

20. Zieliński, H., Ciesarová, Z., Kukurová, K., Zielinska D., Szawara-Nowak D., Starowicz M. et al. (2017). Effect of fermented and unfermented buckwheat flour on functional properties of gluten-free muffins. Journal of Food Science and Technology, 54, 1425–1432. http://dx.doi.org/10.1007/s13197-017-2561-4

21. Yilmaz, H. Ö., Ayhan, N. Y., Meriç, Ç. S. (2020). Buckwheat: A useful food and its effects on human health. Current Nutrition and Food Science, 16(1), 29–34. http://doi.org/10.2174/1573401314666180910140021

22. Горькова, И. В., Павловская, Н. Е., Даниленко, А. Н. (2016). Экстракты гречихи посевной и софоры японской как сырьевые источники биологически активных веществ. Пищевая промышленность, 2, 30–32.

23. Горькова, И. В. (2016). Применение гречневой муки в производстве функциональных продуктов. Проблемы развития АПК региона, 25(1–1(25)), 188–191.

24. Танашкина, Т. В., Перегоедова, А. А., Семенюта, А. А., Боярова, Д. А. (2020). Безглютеновые гречишные квасы с добавлением пряно-ароматического сырья. Техника и технология пищевых производств, 50(1), 70–78. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-1-70-78

25. Танашкина, Т. В., Семенюта, А. А., Троценко, А. С., Клыков, А. Г. (2017). Безглютеновые слабоалкогольные напитки из светлого и томленого гречишного солода. Техника и технология пищевых производств, 45(2), 74–80. https://doi.org/10.21179/2074-9414-2017-2-74-80

26. Новикова, И. В., Калаев, В. Н., Агафонов, Г. В., Коротких, Е. А., Мальцева, О. Ю., Гуреев, А. П. (2015). Оценка интенсивности биосинтетических процессов у дрожжей Saccharomyces cerevisiae при культивировании на средах с добавлением порошкообразного гречишного солодового экстракта. Вестник Воронежского Государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация, 2, 73–79.

27. МСХ РФ (2007). Инструкция по технохимическому и микробиологическому контролю спиртового производства. Москва, ДеЛи принт, 2007.

28. Фармакопея РФ. ОФС.1.2.3.0022.15 Определение аминного азота методами формольного и йодометрического титрования. Электронный ресурс https://pharmacopoeia.ru/ofs-1-2-3-0022-15-opredelenie-aminnogo-azotametodami-formolnogo-i-jodometricheskogo-titrovaniya/?amp=1 Дата доступа 10.09.2023

29. Абрамова, И. М., Медриш, М. Э., Савельева, В. Б., Приёмухова, Н. В., Романова, А. Г., Преснякова, О. П. (2018). Сравнительный анализ методов исследования примесей в дистиллятах и спиртных напитках на их основе. Хранение и переработка сельхозсырья, 2, 14–19.

30. Starowicz, M., Koutsidis, G., Zielinski, H. (2018). Sensory analysis and aroma compounds of buckwheat containing products — a review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 58(11), 1767–1779. https://doi.org/10.1080/10408398.2017.1284742.