Биотехнологические аспекты технологии приготовления зерно-фруктового сусла из зерна пшеницы и жмыха черной смородины

Для разработки конкурентоспособных спиртных напитков с  интересными сенсорными характеристиками перспективно введение в состав зернового сусла плодово-ягодного сырья, позволяющего придать дистиллятам оригинальные вкус и аромат. Однако высокая кислотность, а также содержание клетчатки и пектиновых веществ в плодово-ягодном сырье создают сложности при переработке, требующие дополнительных исследований для разработки эффективных технологий. Цель данной работы состояла в исследовании условий приготовления зерно-фруктового сусла с использованием биотехнологических методов конверсии полимеров пшеничного и черносмородинового сырья. Объектами исследования служили ягоды и жмых черной смородины; зерно пшеницы; ферментные препараты — источники амилаз, гемицеллюлаз, протеаз и пектиназ; образцы сусла. Обоснована возможность комплексной переработки ягод черной смородины с получением ферментированного сока как дополнительной продукции, и жмыха — для использования в составе зерно-фруктового сусла. Показано, что биокаталитическая деструкция белково-пектинового комплекса ягодного сырья привела к переходу основной части клетчатки в жмых. Концентрация аминного азота составила 315 мг%, растворимых углеводов — 6,8%, фенольных веществ — 94,75 мг%, рН — 3,0. Установлено, что при совместной гидродинамической и ферментативной обработке зерно-фруктового сырья введение в состав сырьевых ингредиентов черносмородинового жмыха негативно сказалось на реологических свойствах сусла, вязкость которого повышалась практически в 3 раза. Подобраны рациональные условия приготовления сусла из смешанного пшеничного сырья и жмыха черной смородины при их совместном использовании: гидромодуль сусла — 1:3; дозировка ферментов гемицеллюлазного действия — 0,3 ед. КС/г сырья; содержание в составе сырьевых компонентов жмыха — не более 30%. Выявлено преимущество раздельного приготовления сырьевых составляющих сусла: пшеничного замеса и ферментированного жмыха с последующим соединением на стадии осахаривания и протеолиза. Данный способ приводил к существенному снижению вязкости сусла. При этом наблюдалось увеличение концентрации общих и растворимых углеводов. Анализ углеводного профиля показал, что в пшеничном сусле преобладала глюкоза (8,1%). В зерно-фруктовом сусле глюкоза и фруктоза присутствовали практически в равных количествах. Разработана структурная схема раздельной подготовки сырьевых компонентов (зерна и жмыха черной смородины) в технологии зерно-фруктовых дистиллятов.

1. 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.

2. Абрамова, И. М., Головачева, Н. Е., Морозова, С. С. (2020). Исследование физико-химических показателей импортных виски. Пищевая промышленность, 3, 42–46. https://doi.org/10.24411/0235-2486-2020-10032

3. Серба, Е. М., Римарева, Л. В., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Крючкова, Е. Р., Крыщенко, Ф. И. и др. (2023). Обоснование перспективы использования гречихи в производстве оригинальных спиртных напитков. Пищевая промышленность, 5, 45–47. https://doi.org/10.56304/S0234275823020114

4. 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

5. Римарева, Л. В., Крючкова, Е. Р., Серба, Е. М., Игнатова, Н. И., Погоржельская, Н. С., Оверченко, М. Б. (2024). Биотехнологические аспекты переработки нетрадиционного зернового сырья для производства спиртных напитков. Пищевая промышленность, 4, 53–59. https://doi.org/10.52653/PPI.2024.4.4.010

6. Абрамова, И. М., Туршатов, М. В., Соловьев, А. О., Никитенко, В. Д., Леденев, В. П., Кононенко, В. В. и др. (2023). О производстве этилового спирта и дистиллятов с использованием фруктового сырья совместно с зерновым. Пищевая промышленность, 5, 67–69. https://doi.org/10.52653/PPI.2023.5.5.019

7. Головачева, Н. Е., Абрамова, И. М., Морозова, С. С. (2023). О возможности получения спиртных напитков на основе зернового и плодового сырья. Пищевая промышленность, 7, 18–23. https://doi.org/10.52653/PPI.2023.7.7.004

8. Римарева, Л. В., Серба, Е. М., Соколова, Е. Н., Игнатова, Н. И., Фурсова, Н. А. (2023). К вопросу целесообразности использования ягод черной смородины для получения оригинальных зерно-фруктовых дистиллятов. Пищевая промышленность, 5, 61–63. https://doi.org/10.52653/PPI.2023.5.5.017

9. Marsol-Vall, A., Kortesniemi, M., Karhu, S. T., Kallio, H., Yang, B. (2018). Profiles of volatile compounds in blackcurrant (Ribes nigrum) cultivars with a special focus on the influence of growth latitude and weather conditions. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66(28), 7485–7495. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b02070

10. Djordjević, B., Djurović, D., Zec, G., Dabić Zagorac, D., Natić, M., Meland, M. et al. (2022). Does shoot age influence biological and chemical properties in black currant (Ribes nigrum L.) cultivars? Plants, 11(7), Article 866. https://doi.org/10.3390/plants11070866

11. Kowalski, R., Gustafson, E., Carroll, M., Gonzalez de Mejia, E. (2020). Enhancement of biological properties of blackcurrants by lactic acid fermentation and incorporation into yogurt: A review. Antioxidant, 9(12), Article 1194. https://doi.org/10.3390/antiox9121194

12. Соколова, Е. Н., Курбатова, Е. И., Римарева, Л. В., Давыдкина, В. Е., Борщева, Ю. А. (2016). Биотехнологические аспекты направленной ферментативной деструкции клеточных стенок растительного сырья для получения экстрактов с повышенным содержанием биологически ценных веществ в качестве компонентов функциональных напитков. Вопросы питания, 85(S2), 151.

13. Paunović, S. M., Mašković, P., Nikolić, M., Miletić, R. (2017). Вioactive compounds and antimicrobial activity of black currant (Ribes nigrum L.) berries and leaves extract obtained by different soil management system. Scientia Horticulture, 222, 69–75. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.05.015

14. Тихонова, О. А., Шеленга, Т. В. (2019). Биологически активные вещества ягод черной смородины в условиях северо-запада России. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции, 180(3), 50–58. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2019-3-50-58

15. Причко, Т. Г., Дрофичева, Н. В. (2019). Использование перспективных сортов смородины черной в формировании продуктов лечебно-профилактического назначения. Инновации и продовольственная безопасность, 4(26), 109–116. https://doi.org/10.31677/2311-0651-2019-26-4-109-116

16. Alba, K., MacNaughtan, W., Laws, A. P., Foster, T. J., Campbell, G. M., Kontogiorgos, V. (2018). Fractionation and characterisation of dietary fibre from blackcurrant pomace. Food Hydrocolloids, 81, 398–408. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2018.03.023

17. Тимушева, О. К., Сорокопудов, В. Н. (2023). Сравнительная оценка сортов смородины чёрной в условиях средней подзоны тайги Республики Коми. Овощи России, 3, 73–78. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2023-3-73-78

18. Ejaz, A., Waliat, S., Afzaal, M., Saeed, F., Ahmad, A., Din, A. et al. (2023). Biological activities, therapeutic potential, and pharmacological aspects of blackcurrants (Ribes nigrum L): A comprehensive review. Food Science and Nutrition, 11(10), 5799–5817. https://doi.org/10.1002/fsn3.3592

19. Tian, Y., Laaksonen, O., Haikonen, H., Vanag, A., Ejaz, H., Linderborg, K. et al. (2019). Compositional diversity among blackcurrant (Ribes nigrum) cultivars originating from European countries. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 67(19), 5621–5633. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b00033

20. Акимов, М. Ю., Бессонов, В. В., Коденцова, В. М., Эллер, К. И., Вржесинская, О. А., Бекетова, Н.А. и др. (2020). Биологическая ценность плодов и ягод российского производства. Вопросы питания, 89(4), 220–232. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2020-10055

21. Cosmulescu, S., Trandafir, I., Nour, V. (2015). Mineral composition of fruit in black and red currant. South Western Journal of Horticulture, Biology and Environment, 6(1), 43–51.

22. Оганесянц, Л. А., Песчанская, В. А., Дубинина, Е. В., Трофимченко, В. А. (2017). Подбор рас дрожжей для сбраживания фруктовой мезги, предназначенной для дистилляции. Пиво и напитки, 6, 26–30.

23. Kelanne, N., Yang, B., Liljenbäck, L., Laaksonen, O. (2020). Phenolic compound profiles in alcoholic black currant beverages produced by fermentation with saccharomyces and non-saccharomyces yeasts. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 68(37), 10128–10141. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c03354

24. Kelanne, N. M., Siegmund, B., Metz, T., Yang, B., Laaksonen, O. (2022). Comparison of volatile compounds and sensory profiles of alcoholic black currant (Ribes nigrum) beverages produced with Saccharomyces, Torulaspora, and Metschnikowia yeasts. Food Chemistry, 370, Article 131049. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.131049

25. Дрофичева, Н. В., Причко, Т. Г. (2018). Функциональные продукты питания с использованием компонентов вторичного сырья сокового производства. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 80(3), 134–139. http://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-3-134-139

26. Бакин, И. А., Мустафина, А. С., Вечтомова, Е. А., Колбина, А. Ю. (2017). Использование вторичных ресурсов ягодного сырья в технологии кондитерских и хлебобулочных изделий. Техника и технология пищевых производств, 45(2), 5–12. https://doi.org/10.21179/2074-9414-2017-2-5-12

27. Cho, J., Kim, H.-J., Kwon, J.-S., Kim, H.-J., Jang, A. (2021). Effect of marination with black currant juice on the formation of biogenic amines in pork belly during refrigerated storage. Food Science of Animal Resources, 41(5), 763–778. https://doi.org/10.5851/kosfa.2021.e34

28. Apak, R. (2019). Current issues in antioxidant measurement. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 67(33), 9187–9202. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b03657

29. Chitarrini, G., Debiasi, L., Stuffer, M., Ueberegger, E., Zehetner, E., Jaeger, H. et al. (2020). Volatile profile of mead fermenting blossom honey and honeydew honey with or without ribes nigrum. Molecules, 25(8), Article 1818. https://doi.org/10.3390/molecules25081818

30. Sommer, S., Hoffmann, J. L., Fraatz, M. A., Zorn, H. (2023). Upcycling of black currant pomace for the production of a fermented beverage with Wolfiporia cocos. Journal of Food Science and Technology, 60(4), 1313–1322. https://doi.org/10.1007/s13197-023-05677-4

31. Rimareva, L., Serba, E., Overchenko, M., Shelekhova, N., Ignatova, N., Pavlova, 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

32. Серба, Е. М., Крючкова, Е. Р., Римарева, Л. В., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Павленко, С. В. (2024). Исследование процессов метаболизма спиртовых дрожжей при сбраживании гречишно-кукурузного сусла. Пищевые системы, 7(1), 77–83. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2024-7-1-77-83

33. Серба, Е. М., Соколова, Е. Н., Курбатова, Е.И., Волкова, Г. С., Борщева, Ю. А., Римарева, Л. В. (2018). Ферментативный катализ как эффективный способ извлечения биологически ценных веществ из облепихового сырья. Вопросы питания, 87(S5), 236–237. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2018-10347

34. Серба, Е. М., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Соколова, Е. Н., Курбатова, Е. И. (2013). Разработка национальных стандартов по методам определения активности ферментных препаратов. Пищевая промышленность, 7, 40–44.

35. Поляков, В. А., Абрамова, И. М., Полыгалина, Г. В., Римарева, Л. В., Корчагина, Г. Т., Пискарева, Е. Н. (2007). Инструкция по техно-химическому и микробиологическому контролю спиртового производства. М.: ДеЛи Принт, 2007.

36. Денисенко, Т. А., Вишникин, А. Б., Цыганок, Л. П. (2015). Спектрофотометрическое определение суммы фенольных соединений в растительных объектах с использованием хлорида алюминия. 18-молибдодифосфата и реактива Фолина-Чокальтеу. Аналитика и контроль, 19(4), 373–380. https://doi.org/10.15826/analitika.2015.19.4.012

37. Серба, Е. М., Оверченко, М. Б., Римарева, Л. В., Игнатова, Н. И., Орехова, А. Е., Павлова, А. А. (2020). Способы ферментативно-гидролитической подготовки зернового сусла для спиртового брожения. Вестник российской сельскохозяйственной науки, 5, 52–56. https://doi.org/10.30850/vrsn/2020/5/52-56

38. Серба, Е. М., Римарева, Л. В., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Медриш, М. Э., Павлова, А. А. и др. (2021). Подбор мультиэнзимной композиции и условий подготовки концентрированного зернового сусла. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология, 11(3), 384–392. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-3-384-392

39. Общая фармакопейная статья: ОФС.1.2.3.0022.15 Определение аминного азота методами формольного и йодометрического титрования. Электронный ресурс https://pharmacopoeia.regmed.ru/pharmacopoeia-projects/izdanie13/1/1-2/1-2-3/1-2-3-22/?vers=778 Дата доступа: 24.04.2024.

40. Поляков, В. А., Абрамова, И. М., Медриш, М. Э., Гаврилова, Д. А., Павленко, С. В. (2017). Применение жидкостной хроматографии для исследования органических кислот и углеводов в сусле и бражке. Хранение и переработка сельхозсырья, 9, 20–23.

41. Серба, Е. М., Абрамова, И. М., Римарева, Л. В., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Грунин, Е. А. (2018). Влияние ферментных препаратов на технологические показатели зернового сусла и качество спирта. Пиво и напитки, 1, 50– 54. https://doi.org/10.24411/2072-9650-2018-00002

42. Абрамова, И. М., Римарева, Л. В., Туршатов, М. А. (2019) Исходные требования к качеству зернового сырья, обеспечивающие высокие показатели эффективности производства спирта. М.: Библио-Глобус, 2019. https://doi.org/10.18334/9785907063556