CC BY
4
Научная статья УДК 663.34;664.1
https://doi.org/10.52653/PIN.2022.01.01.008
Особенности биохимического состава грушевых сброженных материалов, полученных с использованием ГФС
Александр Львович Панасюк1, Елена Ивановна Кузьмина2, Олеся Сергеевна Егорова5, Диляра Рамилевна Акбулатова4
1234 ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова, Москва
Аннотация. Специфика технологии производства плодовых вин связана с особенностями их физико-химического состава, в частности, с содержанием сахаров и кислот. При производстве плодовых вин добавление сахаросодержащих веществ - необходимый прием. Используемые в настоящее время для этой цели свекловичный или тростниковый сахар достаточно дороги, и их применение имеет ряд недостатков. В связи с этим представляется актуальным исследование возможности использования в плодовом виноделии глюкозо-фруктозных сиропов (ГФС) из зернового сырья. В статье приведены результаты сравнительного исследования физико-химического и биохимического состава грушевых сброженных материалов, произведенных с использованием товарного сахара и ГФС. Показано, что все исследуемые сброженные материалы соответствуют требованиям действующей нормативно-технической документации. Качественный и количественный состав органических кислот во всех образцах сброженных материалов отличается незначительно и в основном представлен молочной, лимонной, яблочной и янтарной кислотами. В образцах, приготовленных с использованием ГФС, массовая концентрация метилового спирта, ацетальдегида и 1-пропанола, оказывающих негативное влияние на аромат вина, ниже, чем в сброженных материалах с добавлением товарного сахара. Установлено, что общее содержание аминокислот во всех исследуемых грушевых сброженных материалах отличается незначительно, при этом в наибольшем количестве во всех образцах содержится аланин, лейцин, фенилаланин, аспарагин, тирозин, аспарагиновая кислота, глицин и лизин. Сброженные материалы, полученные с использованием ГФС, отличались полнотой вкуса, ярко выраженными тонами используемого сырья в сочетании с фруктовыми тонами.
Ключевые слова: грушевые сброженные материалы, глюкозо-фруктозный сироп, физико-химический состав, органические кислоты, летучие компоненты, аминокислоты, катионы
Для цитирования: Панасюк А.Л., Кузьмина Е.И., Егорова О.С., Акбулатова Д.Р. Особенности биохимического состава грушевых сброженных материалов, полученных с использованием ГФС // Пиво и напитки. 2022. № 1. С. 38-41. https://doi.org/10.52653/PIN.2022.01.01.008.
Автор, ответственный за переписку: Егорова Олеся Сергеевна, [email protected]
Original article
Features of the Biochemical Composition of Pear Fermented Materials Obtained Using GFS
Aleksandr L. Panasyuk1, Elena I. Kuz’mina2, Olesya S. Egorova5, Dilyara R. Akbulatova4
1,2,34 All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry -Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems, Moscow, Russia
Abstract. The specifics of the production technology of fruit wines are associated with the peculiarities of their physico-chemical composition, in particular, with the content of sugars and acids. In the production of fruit wines, the addition of sugar-containing substances is a necessary technique. Beet or cane sugar currently used for this purpose is quite expensive and their use has a number of disadvantages. In this regard, it seems relevant to study the possibility of using glucose-fructose syrups (GFS) from grain raw materials in fruit winemaking. The article presents the results of a comparative study of the physico-chemical and biochemical composition of pear wine materials produced using commercial sugar and GFS. It is shown that all the studied wine materials comply with the requirements of the current regulatory and technical documentation. The qualitative and quantitative composition of organic acids in all samples of wine materials differs slightly and is mainly represented by lactic, citric and succinic acids. In samples prepared using GFS, the mass concentration of methyl alcohol, acetaldehyde and 1-propanol, which have a negative effect on the aroma of wine, is lower than in wine materials with the addition of commercial sugar. It was found that the total content of amino acids in all the studied pear wine materials differs slightly, while the largest amount in all samples contains alanine, leucine, phenylalanine, asparagine, tyrosine, aspartic acid, glycine and lysine. The wine materials obtained using GFS were distinguished by the completeness of taste, pronounced tones of the raw materials used in combination with fruit tones.
Keywords: pear wine materials, glucose-fructose syrup, physico-chemical composition, organic acids, volatile components, amino acids, cations
For citation: Panasyuk A.L., Kuz'mina E. I., Egorova O.S., Akbulatova D.R. Features of the Biochemical Composition of Pear Fermented Materials Obtained Using GFS // Pivo i napitki = Beer and beverages. 2022; (1):38-41. (In Russ.). https://doi.org/10.52653/PIN.2022.01.01.008.
Corresponding author: Olesya S. Egorova, [email protected]
© Панасюк А. Л, Кузьмина Е. И, Егорова О. С, Акбулатова Д. Р, 2022
38 ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES 1•2022
Таблица 1
Физико-химические показатели грушевых сброженных материалов
Показатель Образец
ГС Г70 Г80
Объемная доля этилового спирта, % 10,1 9,1 8,8
Массовая концентрация сахаров, в пересчете на инвертный сахар, г/дм3 9,3 12,3 14,1
Массовая концентрация титруемых кислот, в пересчете на яблочную кислоту, г/дм3 6,6 6,4 6,3
Массовая концентрация летучих кислот, в пересчете на уксусную кислоту, г/дм3 0,42 0,42 0,48
Массовая концентрация остаточного экстракта, г/дм3 36,7 36,5 37,3
Соки большинства плодовых и ягодных культур содержат избыточное количество кислот, при невысоком содержании сахаров, таким образом, при производстве плодовых вин добавление сахаросодержащих веществ — это необходимый прием [1-4]. Используемые в настоящее время для этой цели свекловичный или тростниковый сахар достаточно дороги, и их применение имеет ряд недостатков.
В настоящее время среди довольно большого разнообразия заменителей сахара, применяемых в пищевой промышленности, одним из наиболее перспективных оказался глюкозно-фруктозный сироп [5, 6]. Этот продукт широко признан на мировом рынке, так как по своим физико-химическим свойствам он конкурирует со свекловичным и тростниковым сахаром и может напрямую его заменять в различных категориях напитков и продуктов питания [7-12]. В связи с этим представляется перспективным использование в плодовом виноделии глюкозо-фруктозных сиропов (ГФС) из зернового сырья, используемых в некоторых других областях пищевой промышленности.
Целью настоящей работы было сравнительное исследование физикохимического и биохимического состава грушевых сброженных материалов, произведенных с использованием товарного сахара и ГФС.
Плоды груши перерабатывали в лабораторных условиях на дробилке фирмы Arnold Holstein. Полученную мезгу обрабатывали пектолитиче-скими ферментными препаратами Фруктоцим МА и Фруктоцим флюкс («Дёлер»). Свежее грушевое сусло использовали для производства сброженных материалов. В качестве сахаросодержащих веществ для обогащения сусла использовали товарный свекловичный сахар (образец ГС) и ГФС с различной концентрацией фруктозы (Г70 и Г80).
Преимущество зернового ГФС перед кукурузным ГФС, а также свекловичным и тростниковым сахаром заключается в высоком содержании в нем фруктозы, которая, как известно, в два раза слаще глюкозы и имеет более приятный вкус, чем глюкоза. Сахаросодержащие вещества вносили в свежее сусло до получения спирта естественного наброда 11%об.
Были проведены сравнительные исследования по определению нор-
мируемых физико-химических, дополнительных биохимических и органолептических показателей грушевых сброженных материалов, полученных с использованием сахаросодержащих веществ различной природы.
Для определения физико-химических показателей использовали методы, принятые в винодельческой отрасли. Качественный и количественный состав органических кислот (ГОСТ 33410-2015) определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Массовую концентрацию катионов определяли по Методикам измерений МОВВ OIV-MA-AS322-03B, OIV-MA-AS322-01, OIV-MA-AS322-02B, OIV-MA-AS322-04, OIV-MA-AS322-07. Определение массовой концентрации аминокислот проводили на хроматографе жидкостном с диодноматричным детектором «Agilent Technologies 1200» (Agilent, США), снабженным автоматической системой сбора и обработки информации по «Методике измерений массовой концентрации свободных аминокислот в напитках алкогольных и безалкогольных методом высокоэффективной жидкостной хроматографии». Массовую концентрацию летучих компонентов определяли методом газовой хроматографии по ГОСТ Р 57893-2017.
Анализ полученных результатов показал, что все образцы исследуемых
Таблица 2
Массовая концентрация органических кислот в грушевых сброженных материалах
Массовая концентрация органических кислот, г/дм3
кислота Образец
ГС Г70 Г80
Щавелевая 0,2 0,3 0,2
Винная 0,4 0,4 0,7
Муравьиная Не обнаружено
Яблочная 1,0 1,1 1,1
Молочная 4,8 4,7 4,8
Лимонная 2,4 2,5 2,7
Янтарная 1,2 1,2 1,2
сброженных материалов соответствуют требованиям действующей нормативно-технической документации, установленным для плодовых сброженных материалов (табл. 1).
Результаты проведенных испытаний показали, что наибольший наброд спирта был получен в образце ГС, в котором для обогащения сусла использовали товарный сахар. Минимальный наброд спирта установлен в образце Г80, при производстве которого применяли ГФС с содержанием фруктозы 80 %. Величина показателя массовой концентрации сахаров в опытных образцах коррелировала с величиной наброда спирта — чем выше объемная доля этилового спирта в образце, тем меньше массовая концентрация остаточных сахаров. Способность дрожжевых клеток рода Saccharomyces потреблять глюкозу и фруктозу может быть обусловлена рядом факторов: температурой брожения, соотношением D-глюкозы к D-фруктозе, содержанием аминного азота в сусле, а также наличием в среде таких ингибиторов как этанол и уксусная кислота [13, 14]. Таким образом, при использовании сахаросодержащих веществ различной природы в производстве винодельческой продукции необходимо уделять особое внимание подбору рас дрожжей и технологическим параметрам процесса брожения.
В табл. 2 представлены результаты исследования состава органических кислот в полученных грушевых сброженных материалах. Было установлено, что качественный и количественный состав органических кислот во всех образцах сброженных материалов отличается незначительно и в основном представлен молочной, лимонной и янтарной кислотами. Известно, что в свежих плодах груши в основном содержатся яблочная и лимонная кислоты. В процессе спиртового брожения образуются янтарная и молочные кислоты. Достаточно высокое содержание
1•2022
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
Таблица 3
Массовая концентрация катионов в грушевых сброженных материалах
Катион Массовая концентрация, мг/дм3 Образец
ГС Г70 Г80
Na* 7,2 13,5 6,4
NH/ 1,0 3,5 2,1
K* 1214,1 1159,8 1163,9
Ca2* 52,7 85,2 83,1
Mg2* 74,6 72,8 71,2
молочной кислоты при одновременном низком содержании яблочной кислоты в полученных сброженных материалах может свидетельствовать о прохождении яблочно-молочного брожения, когда избыток яблочной кислоты превращается в молочную кислоту, благодаря чему вкус молодого вина становится более мягким и гармоничным.
В исследуемых сброженных материалах определяли массовую концентрацию катионов (табл. 3). Установлено, что доля калия составляет более 85 % от суммы определяемых катионов во всех исследуемых образцах. В том числе, во всех сброженных материалах в значительных количествах содержатся такие макроэлементы как магний и кальций.
Таблица 4
Качественный и количественный состав летучих компонентов грушевых сброженных материалов
Летучий компонент Массовая концентрация, мг/дм Образец
ГС Г70 Г80
Ацетальдегид 103,5 72,6 87,1
Изобутиральдегид 1,3 1,1 1,4
Диметилкетон 0,8 0,6 0,5
Этилформиат 1,8 1,7 1,8
Диэтилформаль Не обнаружено
Этилацетат 13,9 12,0 11,2
Метанол 612,0 549,3 531,6
2-Пропанол 2,7 2,8 2,5
Диацетил Не обнаружено
2-Бутанол То же
1-Пропанол 32,2 28,1 28,2
Изобутанол 106,5 80,9 84,9
Изоамилацетат 0,6 0,4 0,4
1-бутанол 7,0 6,1 5,9
Изоамилол 275,0 213,0 208,8
Этилкапроат Не обнаружено
Гексанол 1,6 1,3 1,3
Этиллактат 2,8 2,1 1,7
Этилкаприлат 0,3 0,2 0,3
Этилкапрат 0,4 0,4 0,7
Фенилэтиловый спирт 30,3 27,1 25,5
Сумма 1192,7 999,7 993,8
На следующем этапе работы исследовали содержание летучих соединений (табл. 4). Во всех образцах отмечено образование метанола (531,6-612,0 мг/дм3), изоамилола (208,8-275,0), изобутанола (80,9106,5), ацетальдегида (72,6-103,5), 1-пропанола (28,1-32,2), фенилэтилового спирта (25,5-30,3) и этилацетата (11,2-13,9 мг/дм3), остальные компоненты были обнаружены в незначительных концентрациях. При этом содержание метилового спирта, ацетальдегида и 1-пропанола во всех вариантах брожения с использованием ГФС ниже, чем в виноматериалах, полученных с добавлением товарного сахара, что повышает качество и безопасность полученных грушевых сброженных материалов.
Общее количество аминокислот (табл. 5) во всех исследуемых грушевых сброженных материалах отличается незначительно и составляет от 437,5 мг/дм3 (Г80) до 470,5 мг/дм3 (ГС). В наибольшем количестве во всех образцах сброженных материалов содержится аланин, лейцин, фенилаланин, аспарагин, тирозин, аспарагиновая кислота, глицин и лизин.
В результате проведенного органолептического анализа грушевых сбро-
Таблица 5
Качественный и количественный состав аминокислот в грушевых сброженных материалах
Аминокислота Массовая концентрация, мг/дм Образец
ГС ГС70 ГС80
Аспарагиновая кислота 28,9 28,1 27,3
Глютаминовая кислота 17,6 16,8 16,6
Аспарагин 33,8 32,2 33,0
Гистидин 12,2 11,8 11,4
Серин 18,7 18,6 18,1
Глютамин 22,0 22,1 21,7
Аргинин 8,9 8,4 8,3
Глицин 28,9 27,4 27,3
Треонин 18,4 16,0 15,8
Аланин 83,6 66,7 65,4
Тирозин 29,1 28,6 29,4
Валин 18,9 18,4 18,5
Метионин 11,4 10,8 11,0
Триптофан 18,5 19,1 18,6
Изолейцин 16,7 16,9 16,5
Фенилаланин 34,4 33,5 33,3
Лейцин 40,2 38,5 38,5
Лизин 28,3 27,0 26,8
Сумма 470,5 440,9 437,5
женных материалов, приготовленных с использованием сахаросодержащих веществ различного происхождения, было установлено, что все образцы обладали чистым ароматом и вкусом. Сброженные материалы, полученные с использованием ГФС, характеризовались ярко выраженными тонами груши в сочетании с фруктовыми тонами. При этом максимальную дегустационную оценку получил сброженный материал, приготовленный с использованием сиропа ГФС-80, так как отличался от остальных образцов наиболее полным и гармоничным вкусом.
В результате проведенных исследований было установлено, что физико-химические показатели грушевых сброженных материалов, полученных с использованием сахаросодержащих веществ различной природы, соответствуют требованиям действующей нормативно-технической документации. Качественный состав органических кислот, летучих соединений, аминокислот и катионов во всех исследуемых сброженных материалах, полученных как с использованием товарного сахара, так и с использованием ГФС, идентичен. Некоторые различия в количественном содержании исследуемых показателей грушевых сброженных материалов свидетельствуют о необходимости проведения дальнейших исследований по изучению влияния использования ГФС на физико-химический и биохимический состав фруктовых сброженных материалов и вин.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Оганесянц Л.А., Панасюк А.Л., Рейт-блат Б.Б. Теория и практика плодового виноделия. М.: Промышленно-консалтинговая группа «Развитие», 2012. 396 с.
2. Панасюк А.Л., Кузьмина Е.И., Егорова О.С. Перспективы использования замороженного плодового сырья для производства винодельческой продукции // Пищевая промышленность. 2020. № 9. С. 58-63. https://doi.org/10.24411/0235-248 6-2020-10099.
3. Егорова О.С., Акбулатова Д.Р., Каухчешви-ли Н.Э., Грызунов А.А. Особенности биохимического состава соков и вин, произведенных из замороженного сырья // Пиво и напитки. 2021. № 1. С. 36-41. https:// doi.org/10.24412/2072-9650-2021-1-0007.
4. Зубковская О.Л., Тананайко Т.М., Гацеви-чус А.Н. Влияние технологических факторов на сокращение процесса брожения при изготовлении фруктово-ягодных на-
40 ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES 1•2022
туральных виноматериалов // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2014. №3 (25). С. 50-57.
5. Андреев Н.Р., Куликов Д.С. Современные тенденции развития технологий крахмала и крахмалопродуктов // Пищевая промышленность. 2018. № 10. С. 26-30.
6. Ермолаева Г.А., Сапронова Л.А., Криво-воз Б.Г. Сахар и его заменители в производстве продуктов питания // Пищевая промышленность. 2012. № 6. С. 48-51.
7. Гареев В.Ф., Кунакова Р.В., Халиков Р.У. Разработка оригинальных функциональных напитков энзимным брожением глюко-зо-фруктозного сиропа чайным грибом // NAUKA-RASTUDENT.RU. 2015. № 5 (17). С. 44.
8. Песчанская В. А., Андриевская Д.В., Ульянова Е.В. Перспективы использования глюкозно-фруктозных сиропов при производстве спиртных напитков // Пиво и напитки. 2020. № 3. С. 13-16. https://doi.org/10.24411/2072-9650-2020-10033.
9. Казакова Н.В., Творогова А.А., Закирова Р.Р. Глюкозно-фруктозные сиропы для замены сахарозы в мороженом // Империя холода. 2021. № 2. С. 56-57.
10. Шобанова Т.В., Творогова А.А. Влияние замены сахарозы глюкозно-фруктозным сиропом на показатели качества мороженого пломбир // Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51, № 3. С. 604-614. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-3-604-614
11. Мингалеева З.Ш., Агзамова Л.И., Решетник О.А. Использование глюкозно-фрук-тозного сиропа при производстве хлеба // Кондитерское и хлебопекарное производство. 2015. № 11-12 (162). С. 44-45.
12. Рафикова М.Р., Макарова А.И., Гайнуллина А.Р., Борисова С.В. Влияние глюкоз-но-фруктозного сиропа на технологические показатели сдобных бараночных изделий // Интернаука. 2018. № 18-1 (52). С. 41-43.
13. Гниломедова Н.В., Танащук Т.Н., Агафонова Н.М. Биотехнологическое регулирование содержания глюкозы и фруктозы в процессе брожения виноградного сусла // Вестник Башкирского государственного педагогического университета им. М. Ак-муллы. 2017. №1 (41). С. 6-12.
14. Zinnai A., Venturi F., Sanmartin Ch. and An-drich G. The Kinetics of Alcoholic Fermentation by Two Yeast Strains in High Sugar Concentration Media // Journal of Bioprocessing & Biotechniques. 2013. Vol. 3 (2). https:// doi.org/ 10.4172/2155-9821.1000137.
REFERENCES
1. Oganesyants LA, Panasjuk AL, Rejtblat BB. Theory and practice of fruit winemaking. Moscow: Promyshlenno-konsaltingovaja gruppa «Razvitie», 2012. 396 p.
2. Panasjuk AL, Kuz’mina EI, Egorova OS. Prospects of the frozen fruit raw materials use for the wine products production. Pishhevaja promyshlennost’ = Food industry. 2020; (9):58-63. https://doi.org/10.24411/0235-2486-2020-10099
3. Egorova OS, Akbulatova DR, Kauhchesh-vili NJe, Gryzunov AA. Juices and wines biochemical composition features made from frozen raw materials. Pivo i napitki = Beer and beverages. 2021; (1):36-41. https:// doi.org/10.24412/2072-9650-2021-1-0007.
4. Zubkovskaja OL, Tananajko TM, Gacevi-chus AN. The influence of technological factors on the reduction of the fermentation process in the manufacture of fruit and berry natural wine materials. Pishhevaja pro-myshlennost’: nauka i tehnologii = Food industry: science and technology. 2014;3 (25):50-57.
5. Andreev NR, Kulikov DS. Modern trends of development of technology of starch and starch products. Pishhevaja promyshlennost’= Food industry. 2018; (10):26-30.
6. Ermolaeva GA, Sapronova LA, Krivovoz BG. Sugar and its substitutes in the food production. Pishhevaja promyshlennost’=Food industry. 2012; (6):48-51.
7. Gareev VF, Kunakova RV, Halikov RU. The elaboration of original functional beverages enzymatic fermentation of glucose-fructose syrup kombucha. NAUKA-RASTUDENT.RU. 2015;5 (17);44.
8. Peschanskaja VA, Andrievskaja DV, Ul’janova EV. Prospects for the use of glucose-fructose syrups in the production of alcoholic beverages. Pivo i napitki = Beer and beverages. 2020; (3):13-16. https://doi.org/10.24411/20 72-9650-2020-10033.
9. Kazakova NV, Tvorogova AA, Zakirova RR. Glucose-fructose syrups to replace sucrose in ice cream. Imperija holoda = Empire of Cold. 2021; (2):56-57.
10. Shobanova TV, Tvorogova AA. The effect of replacing sucrose with glucose-fruit syrup on the quality indicators of plombieres icecream. Tehnika i tehnologija pishhevyh proiz-vodstv = Food processing: techniques and technology. 2021;51 (3):604-614. https://doi.org/ 10.21603/2074-9414-2021-3-604-614.
11. Mingaleeva ZSh, Agzamova LI, Reshetnik OA. The use of glucose-fructose syrup in the production of bread. Konditerskoe i hlebopek-arnoe proizvodstvo = Confectionery and bakery production. 2015;11-12 (162):44-45.
12. Rafikova MR, Makarova AI, Gajnullina AR, Borisova SV. The effect of glucose-fructose syrup on the technological parameters of pastry products. Internauka. 2018; 18-1 (52):41-43.
13. Gnilomedova NV, Tanashhuk TN, Agafonova NM. Biotechnological regulation of glucose and fructose content during fermentation of grape must. Vestnik Bashkirskogo gosudarst-vennogo pedagogicheskogo universiteta im. M. Akmully = Bulletin of Bashkir State Pedagogical University named after M. Akmulla. 2017;1 (41):6-12.
14. Zinnai A., Venturi F., Sanmartin Ch. and An-
drich G. The Kinetics of Alcoholic Fermentation by Two Yeast Strains in High Sugar Concentration Media. Journal of Bioprocessing & Biotechniques. 2013;3 (2). https://doi.org/ 10.4172/2155-9821.1000137 <S
Информация об авторах
Панасюк Александр Львович, д-р техн. наук, профессор, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-5502-7951;
Кузьмина Елена Ивановна, канд. техн. наук, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-7623-440X;
Егорова Олеся Сергеевна, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-0463-605X;
Акбулатова Диляра Рамилевна, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-2209-7141 ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова, 119021, Россия, г. Москва, ул. Россолимо, д. 7
Information about the authors
Aleksandr L. Panasyuk, Doctor of Technical Science, Professor, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-5502-7951;
Elena I. Kuz’mina, Candidate of Technical Science, [email protected], https://orcid.org/0000-0001-7623-440X;
Olesya S. Egorova, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-0463-605X;
Dilyara R. Akbulatova, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-2209-7141
All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry - Branch of Gorbatov Research Center for Food Systems,
7 Rossolimo Str., Moscow, 119021, Russia
Статья поступила в редакцию 09.02.2022; принята к публикации 03.03.2022. The article was submitted 09.02.2022; accepted for publication 03.03.2022.
