CC BY
58УДК 663.5
Влияние ионного состава воды на качество концентрированного пшеничного сусла
и жизнедеятельность осмофильных рас спиртовых дрожжей
Л. В. РИМАРЕВА, д-р техн. наук, профессор; академик РАН; М. Б. ОВЕРЧЕНКО, канд. техн. наук; Е. М. СЕРБА, д-р биол. наук, профессор; Н. И. ИГНАТОВА; Н. В. ШЕЛЕХОВА, канд. экон. наук; С. В. ПАВЛЕНКО, аспирант; М. А. АМЕЛЯКИНА
ВНИИ пищевой биотехнологии — филиал ФИЦ питания и биотехнологии, Москва
Современные технологии спирта должны базироваться на использовании концентрированного зернового сусла, что позволит повысить рентабельность производства, сократить энергозатраты, снизить объемы образования послеспиртовой барды [1, 2]. Для обеспечения стабильных процессов генерации дрожжей и спиртового брожения необходимо подобрать условия подготовки концентрированного зернового сусла, содержащего легкоусвояемые компоненты зернового сырья, ассимилируемые дрожжевыми клетками. При этом немаловажную роль играют физиологически активные расы спиртовых дрожжей, которые должны обладать высокой осмофильностью [3].
В работах ряда исследователей показано, что существенное влияние на жизнедеятельность дрожжей и их физиологическую способность, особенно в условиях высокого осмоса, оказывает состав питательной среды, наличие в нем легкоусвояемых углеводов, азотистых веществ, микроэлементов и других компонентов [4]. При этом конечные показатели сусла зависят не только от качества зернового сырья и степени его подготовки, но и от ионного состава воды, одного из сырьевых компонентов, используемых для приготовления замеса.
В водных растворах подавляющее большинство солей существует в виде ионов. В природной воде преобладают так называемые главные ионы: анионы гидрокарбоната (НС03-), хлорида (С1-) и сульфата ^042-) и катионы кальция (Са2+), магния (Mg2+), натрия (№+) и калия (К+). Хлорид-ионы придают воде соленый вкус, сульфат-ионы, ионы кальция и магния — горький, гидрокарбонат-ионы безвкусны. Они составляют в пресной воде свыше 90—95%, а в высокоминерализованных водах — свыше 99% всех растворенных веществ [5]. Под влиянием климатических и других условий химический состав природной воды нередко изменяется и приобретает специфические показатели, характерные для определенного места.
Концентрации микроэлементов, входящих в состав воды, настолько малы, что в сумме они не превышают 0,01% массы всех растворенных солей [6]. Микроэлементы необходимы для нормальной жизнедеятельности растений, животных, микроорганизмов и человека. Однако при повышенной концентрации многие микроэлементы оказывают негативное воздействие на
развитие живых организмов. Поэтому часто они становятся загрязняющими веществами, их концентрация подлежит контролю.
При производстве спирта для приготовления зернового сусла в значительных объемах используется природная вода, в которой содержание солей может отличаться в тысячи раз в зависимости от природных и климатических условий. Качеству природной воды, используемой в ликероводочной промышленности, уделяется определенное внимание [7, 8].
Концепция технологической адекватности зернового сырья предусматривает его переработку по современной технологии с максимальным выходом высококачественного спирта и минимальными технологическими и производственными потерями. Эффективность технологических процессов генерации дрожжей и спиртового брожения зависит от качества перерабатываемого зернового сусла, его реологических свойств, азотистого и углеводного состава, которые определяются не только степенью конверсии крахмала, но и степенью гидролиза некрахмальных полисахаридов и белковых веществ зерна.
Стадия наиболее полной ферментативной деструкции полимеров зерна является одной из основных при подготовке сырья для производства спирта, поэтому особое значение имеют факторы, оказывающие влияние на этот процесс. Важным регуляторным фактором является ферментный комплекс, используемый для приготовления сусла, субстратная специфичность и механизм действия входящих в состав комплекса энзимов [9]. Однако исследований по влиянию качества воды, на которой осуществляется замес зернового сырья, на синтез этанола и образование вторичных и побочных продуктов брожения, проводилось недостаточно. Изучение механизмов обмена веществ дрожжей актуально и в настоящее время, так как состав и концентрация продуктов обмена решающим образом влияют на качество целевого продукта брожения. Поэтому определение влияния ионного состава воды и ее жесткости на качество пшеничного сусла высокой концентрации и жизнедеятельность осмофильных рас спиртовых дрожжей легло в основу настоящей работы.
Использовали четыре вида воды различного ионного состава и жесткости: полностью деионизованная вода (вода, освобожденная от ионов примесей), водо-
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК
Таблица 1
Характеристика воды, используемой при подготовке пшеничного сусла
Показатель Вид
деионизованная природная водопроводная смесь водопроводной и высокоминерализованной высокоминерализованная
рН 6,10 7,71 7,00 7,07 7,18
Щелочность, см3 0,02 2,55 1,10 5,60 —
Жесткость, °Ж 0,0 1,7 3,1 6,9 19,0
Минерализация, г/дм3 0 2,5 1,8 3,1 13,6
Ионы, мг/дм3:
хлориды Не обнаружено 3,87 11,19 371,27 1898,74
нитраты То же 2,54 3,17 Не обнаружено Не обнаружено
сульфаты » 13,22 24,65 22,86 15,84
фториды » 0,12 0,07 0,20 0,83
аммоний 0,25 0,01 0,13 2,15 0,10
калий Не обнаружено 1,06 1,52 3,69 13,11
кальций То же 91,89 48,49 123,27 168,49
натрий » 5,81 6,09 577,26 2869,03
магний » 11,54 9,54 42,70 124,22
стронций » 0,17 0,14 2,31 10,89
проводная вода, вода с пониженными (родниковая) и повышенными концентрациями катионов и анионов, а также вода с повышенным соляно-щелочным балансом. Изучение катионного и анионного состава различных видов воды и пшеничного сусла, полученного на их основе, осуществляли с применением метода капиллярного электрофореза [10].
Приготовление сусла проводили по «мягкой» механико-ферментативной схеме разваривания зернового сырья при температуре до 90...95 °С и гидромодуле 1:1,8, доводя концентрацию растворимых сухих веществ (РСВ) до 29—31% [11]. Разжиженный пшеничный замес подвергали воздействию комплексными ферментными системами, содержащими ферменты амилолитического, протеолитического и гемицеллю-лазного действия.
Сбраживание пшеничного сусла, подготовленного на исследуемых образцах воды, осуществляли осмо-фильной расой дрожжей Saccharomyces cerevisiae 1039 при температуре 30 °С [12]. Продолжительность брожения составляла 72 ч.
Концентрацию сусла, дрожжей, содержание общих углеводов (ОРВ), редуцирующих углеводов (РВ), выход спирта контролировали согласно инструкции технохи-мического контроля спиртового производства [13].
Изучение ионного состава различных видов используемой воды, полученных образцов концентрированного зернового сусла, а также динамику изменения ионного состава сусла в процессе брожения осуществляли с использованием методов капиллярного электрофореза на приборе Agilent 7100 [10].
Характеристика образцов воды различного физико-химического и ионного состава приведена в табл. 1.
Следует отметить, что ионы органических кислот, а также уксусной и фосфорной в исследуемых образцах воды не обнаружены.
Исследовано влияние различных образцов воды на процессы биокаталитической деструкции полимеров концентрированного пшеничного сусла различными ферментативными комплексами. Зерновой замес готовили на воде с различной жесткостью: деионизован-ной воде (0,0 °Ж), природной воде (1,7 °Ж), водопроводной воде (3,1 °Ж), смеси водопроводной и высоко-минерализированной воды при гидромодуле 4:1 (6,9 °Ж), а также на высокоминерализированной воде (19,0 °Ж).
Ферментные препараты, используемые для приготовления пшеничного сусла, проявляют максимальную биокаталитическую активность обычно в определенной зоне значений рН, оптимальной для действия каждого фермента. Результаты влияния ферментативных комплексов на процессы гидролиза полисахаридов и белковых веществ пшеничного сусла, приготовленного на воде различной жесткости, приведены в табл. 2.
Приготовление сусла на воде, обладающей повышенным соляно-щелочным балансом и жесткостью, снижало действие ферментов, входящих в комплекс. При этом повышалось значение рН среды (с 5,74 до 7,76), особенно при использовании высокоминерализованной воды (до 7,76—8,12). Полученные данные подтверждают, что достигнутые значения рН выходят за пределы оптимальных значений для действия гидролитических ферментов, входящих в комплекс, которые составляют: для термостабильной а-амилазы (АС) рН 6,0—7,0; для глюкоамилаз (ГлС) — рН 4,0—5,0; для
Таблица 2
Влияние воды различной жесткости на действие ферментативных комплексов в пшеничном сусле (СВ 30%)
Вода для сусла ФП при подготовке Показатели сусла
сусла рН РВ, г/100 см3 ОРВ, г/100 см3 NH2+, мг%
АС + КС 5,82 19,8 23,2 68,0
Вода деионизованная (0,0 °Ж) АС + КС + ГлС 5,84 22,8 23,6 82,3
АС + КС + ГлС + ПС 5,80 23,3 24,3 125,4
АС + КС 5,85 21,5 23,2 68,0
Вода природная (1,7 °Ж) АС + КС + ГлС 5,80 23,8 23,6 82,3
АС + КС + ГлС + ПС 5,74 24,9 25,3 125,4
АС + КС 5,96 22,2 23,0 70,5
Водопроводная (3,1 °Ж) АС + КС + ГлС 5,93 23,4 24,4 82,4
АС + КС + ГлС + ПС 5,86 24,2 25,4 114,8
Смесь водопроводной и высокоминерализированной АС + КС АС + КС + ГлС 6,51 6,41 21,4 23,1 23,7 24,2 69,3 84,1
(6,9 °Ж) АС + КС + ГлС + ПС 6,38 23,9 24,4 108,7
АС + КС 8,12 19,5 22,0 67,2
Высокоминерализованная (19,0°Ж) АС + КС + ГлС 7,77 20,5 23,0 71,5
АС + КС + ГлС + ПС 7,76 20,8 23,2 85,8
Таблица 3
Ионный состав пшеничного сусла (мг/дм3), приготовленного на воде различной жесткости
Вариант воды
Ионы I (деионизованная 0,0 °Ж) II (природная 1,7 °Ж) III (водопроводная 3,1 °Ж) IV (смесь водопроводной и высокоминерализированной 6,9°Ж)
Хлориды 195,59 183,47 206,27 549,73
Нитраты 4,13 5,41 8,10 7,15
Сульфаты 61,99 70,51 83,05 84,51
Оксалаты 152,95 121,45 129,86 150,63
Формиаты 34,69 32,42 32,80 37,30
Фумараты 40,18 37,57 38,57 45,44
Малаты 362,62 331,43 322,79 339,30
Цитраты 200,53 181,21 173,60 167,67
Сукцинаты 20,15 21,42 22,40 26,17
Гликоляты 18,2 15,9 15,30 16,4
Ацетаты 39,7 41,3 40,40 39,7
Лактаты 38,9 44,2 42,80 33,5
Фосфаты 2291,94 1816,90 1889,38 1534,66
Аммоний 30,68 25,87 25,96 23,53
Калий 1844,50 1914,71 1688,71 1763,82
Кальций 26,15 35,30 26,22 18,85
Натрий 28,85 37,02 33,21 691,56
Магний 287,91 278,92 255,51 181,02
рН 5,82 5,72 5,90 6,50
кислой протеазы (ПС) — рН 3,0—5,0; для ксиланазы (КС) — рН 5,0—6,0. Это приводило к снижению концентрации редуцирующих веществ (РВ) на 16 % и аминного азота в среде на15—46%.
Снижение жесткости и степени минерализации воды, используемой для замеса, позитивно сказывалось на результатах биокаталитического гидролиза углеводных и белковых полимеров зернового сырья и,
соответственно, на процессе сбраживания сусла. В то же время использование деионизованной воды с нулевой жесткостью также снижало эффективность действия ферментных систем на процесс гидролиза полимеров зернового сусла. Таким образом, наилучшие показатели качества зернового сусла получены при использовании воды с показателем жесткости 1,7-3,1 °Ж.
iD О
* I
* 5
300-, 250200150 -100 -50-
Деионизованная Природная
I 24 ч
Водопроводная Водопроводная + высокоминера-лизированная
48 ч ■ 72 ч
Рис. 1. Влияние воды различной жесткости на генерацию дрожжей S. cerevisiae 1039 при сбраживании концентрированного пшеничного сусла (СВ 30%)
^ и-
аа рр
10 20 30 40 50 60
Продолжительность брожения, ч
70
80
Рис. 2. Влияние воды различной жесткости на потребление углеводов (1—4) и синтез этанола (5—8) при сбраживании концентрированного пшеничного сусла (СВ 30%) дрожжами S. cerevisiaeI039:I и 5 — использование деионизованной воды (вар. I); 2 и 6 — использование природной воды (вар. II);
3 и 7 — использование водопроводной воды (вар. III);
4 и 8 — использование смеси водопроводной воды и высокоминерализованной (вар. IV)
Для дальнейшей работы отобрано четыре образца воды, на которых было приготовлено концентрированное пшеничное сусло с использованием полного комплекса ферментов. Из данных табл. 3 следует, что состав воды несущественно влиял на концентрации анионов и катионов неорганических и органических кислот, которые незначительно отличались друг от друга, поскольку, в основном, поступали в среду из зернового сырья. Так, в сусле в зависимости от качества воды содержание (мг/дм3) составило: фосфатов
1534.7-2292,0; сульфатов 62,0-84,5; натрия 33,2691,6; кальция 18,9-35,3; магния 181,0-287,9; калия
1763.8-1914,7. Следует отметить, что добавление к водопроводной воде 20% высокоминерализованной воды (вариант IV) приводило к повышению концентрации ионов хлора в сусле по сравнению с другими образцами воды в 2,7-3,0 раза, натрия — в 19-24 раза, так как эти ионы в значительном количестве присутствовали в исходном образце воды (см. табл. 1).
В дальнейшем изучали процессы генерации осмо-фильной расы дрожжей 8ас^аготу cescerevisiae 1039, потребления углеводов и синтеза этанола при сбраживании концентрированного сусла (СВ 30%) на исследуемых образцах воды. Установлено, что состав подготовленного пшеничного сусла с использованием различных образцов воды оказывал влияние на рост
дрожжей S. cerevisiae 1039 (рис. 1). Процессы генерации дрожжей на концентрированном зерновом сусле, приготовленном на деионизированной и природной воде с жесткостью от 0—1,7 °Ж, незначительно отличались друг от друга: концентрация дрожжевых клеток в лаг-фазе (1-е сут) составила 224—236 млн/см3. Наилучшее развитие дрожжевой популяции наблюдалось при использовании воды с жесткостью 3,1°Ж — концентрация клеток составила 273 млн/см3.
На сусле, приготовленном на воде с повышенным соляно-щелочным балансом, отмечено замедление роста дрожжей: на 1 -е сут брожения количество дрожжевых клеток составило 162 млн/см3; в стационарной фазе роста (2-е сут) их концентрация не превышала 200 млн/см3 против 230—266 млн/см3, выращенных на сусле с применением воды пониженной жесткости.
На рис. 2 приведена динамика процессов потребления углеводов (кривые 1—4) и образования этанола (кривые 5—8) дрожжами в процессе сбраживания пшеничного сусла, приготовленного на разных образцах воды. На протяжении всего брожения показатели бражки отличались от соответствующих показателей в вариантах, где для замеса пшеницы использовали водопроводную воду (вариант III), полностью деио-низованную воду (вариант I) и воду с пониженным содержанием ионов (вариант II).
Неудовлетворительное состояние дрожжей, культивируемых на пшеничном сусле, приготовленном на воде с повышенным соляно-щелочным балансом (вариант IV), отразилось и на процессе брожения, что привело к неполному сбраживанию зернового сырья и снижению выхода спирта. К концу брожения концентрация остаточных углеводов составила 2,35 г/100 см3, спирта — 12,8 об. %. В то же время показатели по сбраживанию сусла, приготовленного с другими исследуемыми образцами воды, были выше и незначительно отличались друг от друга: концентрация остаточных углеводов к концу брожения составила 0,9—1,3 г/100 см3, спирта — 14,8-14,9 об. %.
В результате проведенных опытов изучены катион-ный и анионный состав воды различной жесткости, используемой в зерновых замесах, его влияние на каталитическое воздействие ферментов при приготовлении концентрированного пшеничного сусла, процессы генерации дрожжей при различном ионном составе воды. Установлено, что на питательных средах с повышенным соляно-щелочным балансом замедляются процессы генерации дрожжей и спиртового брожения, что приводит к неполному сбраживанию зернового сырья и снижению выхода спирта.
Таким образом, при приготовлении концентрированного пшеничного сусла следует использовать воду с пониженным соляно-щелочным балансом при минерализации не более 3,5 г/дм3 и жесткости не более 3,1°Ж. Это способствует эффективному действию ферментных систем при биокатализе растительных полимеров зерна, нормальному развитию дрожжей Saccharomyces cerevisiae 1039, повышению синтеза этанола.
0
0
Литература
1. Степанов, В. И. Метод переработки крахмалсодержащего сырья при получении концентрированного зернового сусла / В. И. Степанов [и др.] // Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2007. — № 3. — С. 16-17.
2. Поляков, В. А. Ресурсосберегающая технология спирта// В кн. Теоретические основы пищевых технологий. — Кн. 2 / В. А. Поляков, Л. В. Римарева; под ред. В. А. Панфилова. — М.: Колосс. — 2009. — С. 1280-1305.
3. Римарева, Л. В. Особенности селекционированных рас спиртовых дрожжей с осмофильными и термотолерантными свойствами / Л. В. Римарева [и др.] //Хранение и переработка сельхозсырья. — 2016. — № 10. — С. 29-34.
4. Римарева, Л. В. Исследование ионного состава питательной среды в процессе генерации спиртовых дрожжей Saccharomyces cerevisiae с осмофильными свойствами / Л. В. Римарева [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2016. — № 3. — С. 41-44.
5. Гордеев, В. В. Речной сток в океан и черты его геохимии / В. В. Гордеев. — М.: Наука.--160 с.
6. Шелехова, Н. В. Капиллярный электрофорез как высокоэффективный аналитический метод исследования состава сложных биологических сред / Н. В. Шелехова,
B. А. Поляков, Л. В. Римарева // Пиво и напитки. — 2017. — № 2. — С. 34-38.
7. Кравчук, З. Д. Качество природной воды — основа высококачественной водки / З. Д. Кравчук, М. В. Курин // Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2013. — № 1. — С. 30-33.
8. Абрамова, И. М. Значение ионного состава водок в контроле алкогольной продукции / И. М. Абрамова [и др.] // Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2013. — № 2. — С. 20-23.
9. Римарева, Л. В. Влияние ферментативных систем на биохимический состав зернового сусла и культуральные свойства осмофильной расы спиртовых дрожжей Saccha-romyces cerevisiae / Л. В. Римарева [и др.] // Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2013. — № 1. —
C. 18-19.
10. Шелехова, Н. В. Исследование ионного состава полупродуктов спиртового производства с использованием методов капиллярного электрофореза / Н. В. Шелехова, Л. В. Римарева // Производство спирта и ликероводочных изделий. -2012. — № 3. — С. 25-27.
11. Туршатов, М. В. Технологические основы производства спирта с повышенными органолептическими показателями / М. В. Туршатов, В. А. Поляков, В. П. Леденев // Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2008. — № 2. — С. 29-31.
12. Патент РФ № 2378366, кл. С12Ш/16; С12Р7/06. Штамм дрожжей Saccharomyces се^кше 1039, обладающий осмо-фильными свойствами, для получения спирта — Опубл. 10.01.2010. Бюл. № 1.
13. Поляков, В. А. Инструкция по технохимическому контролю спиртового производства / В. А. Поляков [и др.]. — М.: ДеЛи принт, 2007. — 780 с.
References
1. Stepanov V. I. et al. [Method for processing starch-containing raw materials in the preparation of concentrated grain wort]. Proizvodstvo spirta i likerovodochnykh izdelii, 2007, no. 3, pp. 16-17. (In Russ.)
2. Polyakov V. A., Rimareva L. V. [Resource-saving technology of alcohol]. In: Teoreticheskie osnovy pishchevykh tekhnologii [Theoretical foundations of food technologies]. Book 2. Ed. by V A. Panfilov. Moscow, Koloss Publ., 2009, pp. 1280-1305. (In Russ.)
3. Rimareva L. V. et al. [Features of the selected races of alcohol yeast with osmophilic and thermotolerant properties]. Khrane-nie ipererabotka selkhozsyrya, 2016, no. 10, pp. 29-34. (In Russ.)
4. Rimareva L. V. et al. [Study of the ionic composition of the nutrient medium in the process of generation of alcoholic yeast Saccharomyces cerevisiae with osmophilic properties]. Khranenie ipererabotka selkhozsyrya, 2016, no. 3, pp. 41-44. (In Russ.)
5. Gordeev V. V Rechnoistok v okean i cherty egogeokhimii [River runoff to the ocean and features of its geochemistry]. Moscow, Nauka Publ. 160 p.
6. Shelekhova N. V., Polyakov V. A., Rimareva L. V. [Capillary electrophoresis as a highly effective analytical method for studying the composition of complex biological media]. Pivo i napitki, 2017, no. 2, pp. 34-38. (In Russ.)
7. Kravchuk Z. D., Kurin M. V. [The quality of natural water is the basis of high-quality vodka]. Proizvodstvo spirta i likerovodochnykh izdelii, 2013, no. 1, pp. 30-33. (In Russ.)
8. Abramova, I. M. et al. [The importance of the ionic composition of vodkas in the control of alcohol products]. Proizvodstvo spirta i likerovodochnykh izdelii, 2013, no. 2, pp. 20-23. (In Russ.)
9. Rimareva L. V. et al. [The influence of enzymatic systems on the biochemical composition of grain wort and the cultural properties of the osmophilic race of alcohol yeast Saccharo-mycescerevisiae]. Proizvodstvo spirta i likerovodochnykh izdelii, 2013, no. 1, pp. 18-19. (In Russ.)
10. Shelekhova N. V., Rimareva L. V. [Investigation of the ionic composition of intermediates of alcohol production using the methods of capillary electrophoresis]. Proizvodstvo spirta i likerovodochnykh izdelii, 2012, no. 3, pp. 25-27. (In Russ.)
11. Turshatov M. V., Polyakov V. A., Ledenev V. P. [Technological bases of alcohol production with increased organoleptic parameters]. Proizvodstvo spirta i likerovodochnykh izdelii, 2008, no. 2, pp. 29-31. (In Russ.)
12. [A strain of yeast Saccharomyces cerevisiae 1039, having osmophilic properties, for producing alcohol]. Patent RF No. 2378366, cl. C12N1/16; C12P7/06; 10.01.2010. (In Russ.)
13. Polyakov V. A. et al. Instruktsiyapo tekhnokhimicheskomu kon-trolyu spirtovogo proizvodstva [Instructions for the techno-chemical control of alcohol production]. Moscow, DeLi print, 2007. 780 p.
Влияние ионного состава воды на качество концентрированного пшеничного сусла и жизнедеятельность осмофильных рас спиртовых дрожжей
Ключевые слова
жесткость воды; ионный состав; концентрированное сусло; осмофильные дрожжи, этанол.
Реферат
Существенное влияние на жизнедеятельность дрожжей оказывает состав питательной среды, наличие легкоусвояемых углеводов, азотистых веществ, микроэлементов и других компонентов. При производстве спирта для приготовления зернового сусла используется природная вода, в которой содержание солей может отличаться в тысячи раз в зависимости от природных и климатических условий. Цель работы — изучить влияние ионного состава воды и ее жесткости на качество пшеничного сусла высокой концентрации и жизнедеятельность осмофильных рас спиртовых дрожжей. Работы проводились во ВНИИ пищевой биотехнологии. В качестве объектов исследования использовали четыре вида воды различного ионного состава и жесткости. Сбраживание концентрированного пшеничного сусла, подготовленного на исследуемых образцах воды, осуществляли осмофильной расой дрожжей Saccharomyces cerevisiae 1039. Исследован катионный и анионный состав воды различной жесткости, используемой в зерновых замесах, различное каталитическое воздействие ферментов на углеводные и белковые полимеры пшеничного сусла. Показано, что приготовление сусла на воде, обладающей повышенным соляно-щелочным балансом и жесткостью, снижало действие ферментов, что приводило к снижению концентрации редуцирующих веществ на 16% и аминного азота — на 15-46%. Наилучшие показатели качества зернового сусла получены при использовании воды с показателем жесткости 1,7-3,1 °Ж. Изучена закономерность влияния ионного состава воды и зернового сусла на процессы генерации дрожжей. Установлено, что на питательных средах с повышенной жесткостью замедляются процессы роста дрожжей и спиртового брожения, что приводит к неполному сбраживанию сусла и снижению выхода спирта: концентрация остаточных углеводов составила 2,35 г/100 см3, спирта — 12,8 об. %. Показатели по сбраживанию сусла, приготовленного с другими исследуемыми образцами воды, были выше и незначительно отличались друг от друга: концентрация остаточных углеводов составила 0,9-1,3 г/100 см3, спирта — 14,8-14,9 об. %. Полученные данные позволяют заключить, что при приготовлении концентрированного пшеничного сусла следует использовать воду с пониженным соляно-щелочным балансом при минерализации не более 3,5 г/дм3 и жесткости не выше 3,1 °Ж.
Авторы
Римарева Любовь Вячеславовна,
д-р техн. наук, профессор; академик РАН;
Оверченко Марина Борисовна, канд. техн. наук;
Серба Елена Михайловна, д-р биол. наук, профессор;
Игнатова Надежда Иосифовна;
Шелехова Наталья Викторовна, канд. экон. наук,
Павленко Светлана Владимировна, аспирант,
Амелякина Мария Валентиновна
ВНИИ пищевой биотехнологии —
филиал ФИЦ питания и биотехнологии,
111033, Москва, ул. Самокатная, д. 4б, [email protected];
[email protected]; [email protected]; [email protected];
[email protected]; [email protected]; [email protected]
influence of ionic Water composition on the Quality of concentrated Wheat Must and the Vital Activity of osmophilous Races of alcohol Yeast
Key words
water hardness; ionic composition; concentrated wort; osmophilic yeast; ethanol.
Abstract
It is known that the composition of the nutrient medium, the presence in it of easily assimilated carbohydrates, nitrogenous substances, microelements and other components, have a significant effect on the vital activity of yeast. In the production of alcohol for the preparation of the grain mash used natural the water in which the salt content can vary thousands of times, depending on natural and climatic conditions. Objective: to study the effect of ionic composition of water and its stiffness on the quality of wheat wort high concentration and activity osmophilic races of alcohol yeast. The work was carried out at Institute of food biotechnology. As objects of the study, 4 types of water of different ionic composition and rigidity were used. The fermentation of concentrated wheat mash prepared on the water samples under study was carried out by the osmo-philic race of yeast Saccharomyces cerevisiae 1039. The investigated cationic and anionic composition of water of different hardness used in grain mixtures and its influence on the catalytic effect of enzymes on carbohydrate and protein polymers wheat wort. It is shown that the preparation of wort on water, which has an increased salt-alkaline balance and stiffness, reduced the action of enzymes, which led to a decrease in the concentration of reducing substances by 16% and amine nitrogen by 15-46%. The best indicators of quality of grain the wort obtained when using water with a stiffness of 1.7 and 3.1°. The regularity of the influence of the ionic composition of water and grain wort on the processes of yeast generation was studied. It is established that growth processes of yeast and alcoholic fermentation slow down on nutrient media with increased rigidity, which leads to incomplete fermentation of wort and decrease in alcohol yield: the concentration of residual carbohydrates was 2.35 g/100 cm3, alcohol — 12.8% vol. The fermentation parameters of the wortprepared with other water samples tested were higher and slightly different: the concentration of residual carbohydrates was 0.91.3 g/100 cm3, alcohol 14.8-14.9% vol. In the preparation of concentrated wheat wort should use water with low salt-alkaline balance with the degree of mineralization of no more than 3.5 g/dm3 and hardness not more than 3.1°.
Authors
Rimareva Lyubov Vyacheslavovna,
Doctor of Technical Sciences, Professor, Academician of the RAS; Overchenko Marina Borisovna, Candidat of Technical Science; Serba Elena Mikhailovna, Doctor of Biological Science, Professor; Ignatova Nadezhda Iosifovna;
Shelekhova Natalia Viktorovna, Candidate of Economic Science; Pavlenko Svetlana Vladimirovna, Post-graduate Student; Amelyakina Maria Valentinovna
All-Russian Scientific Research Institute of Food Biotechnology — branch of FRC of Nutrition, Biotechnologie and Food Safety, 4b Samokatnaya str., Moscow, 111033, Russia, [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]
