автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА НАТУРАЛЬНЫХ СУХИХ ВИН НА ОСНОВЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ БРОЖЕНИЯ И КИСЛОТОПОНИЖЕНИЯ

/- з то

На правах рукописи

КАСАЙ ЕЛЕНА ВИКТОРОВНА

, СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА НАТУРАЛЬНЫХ СУХИХ ВИН НА ОСНОВЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ БРОЖЕНИЯ И КИСЛОТОПОНИЖЕНИЯ

Специальность 05.18.01 —Технология обработки, хранения

и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар — 2005

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Российской академии сельскохозяйственных наук Северо-Кавказском зональном научно-исследовательском институте Садоводства и винограда|>ства (ГНУ РАСХН СКЗНИИСиВ)

Зашит:! диссертации состоится 2 июня 2005г. в 15°° часов на ■ заседании диссертационного Совета Д 212,100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: г. Краснодар, ул. Московская 2, КубГТУ, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке КубГТУ. Автореферат разослан «16» апреля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного сов—

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Агеева Наталья Михайловна Официальные оппоненты: доктор технических наук,

Бирюков Александр Петрович кандидат технических наук, Мишин Михаил Васильевич

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследог&тельский институт виноградарства и виноделия им. Я. И. Потапенко

кандидат технических наук

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность темы. Современные тенденции развития винодельческой промышленности предусматривают увеличение производства белых и красных натуральных сухих вин. Известно, что сухие вина содержат только остаточные сахара в концентрации, не превышающей 3 г/дм1. В связи с этим одной из важнейших задач производителей является достижение гармонии вкуса за счет регулирования концентрации органических кислот.

Брожение — один из главных биохимических процессов, определяющих химический состав, включая компонентный состав органических кислот, органолептические достоинства и качество готовой продукции. Для получения натуральных вин, обладающих ратвитым вкусом, сохранения в них ароматических веществ и сортовых особенностей винограда, необходимо создать соответствующие условия дчя медленного, но полного иыбраживания сусла и достижения оптимального соотношения между органическими кислотами в составе натуральных вин.

' Природно-климатические изменения, произошедшие в Краснодарском крае в течение последних 15-20 лет, привели к тому, что даже при достижении требуемых кондиций по массовой концентрации Сахаров, содержание органических кислот в виноградной ягоде, в том числе яблочной, остается высоким (до 16 г/дм3). Вина, произведенные из такого винограда, обладают разлаженным вкусом, так называемой «зеленой кислотностью».

В связи с этим совершенствование технологии натуральных сухих вин на основе исследования процессов повышения сахаристости сусел и разработки современных методов регулирования кислотности виноградных вии в процессе брожения является актуальной проблемой.

Связь работы с научными программами, планами, темами; Работа выполнялась в соответствии - с планом научно-исследовательских работ 2001-2005 гг. по программе Россельхшакаяемии по теме 19.07.14.01 «Разработать комплексные высокоэффективные типовые технологи» производства и стабилизации виноградных вин с использованием новых и перспективных сортов винограда и новейших способов физико-химических воздействий».

Автор выражает глубокую признательность к.т.и.: доценту Мрнакдвой А.Дручному консультанту по вопросам биохимии и

микробиологии, руководителю научного цен

СКЗНИИСиВ. д.с.-х.н. Гугучкинрй Т.И.

Цель и задачи исследований. Цель работы - научное обоснование и совершенствование -технологии производства натуральных сухих виноградных вин на основе регулирования процессов брожения и: кнслотопонижения. -

- Основные задачи исследований:

• V изучить влияние различных способов шаптализации виноградного сусла на динамику брожения и активность гидролитических ферментов;

> оиенить физиологическое состояние дрожжей и динамику брожения в зависимости от вида сахаросодержащего сырья;

> обобщить, и систематизировать данные об изменении физико-химических и органолептических показателей вина в зависимости от способа шаптализашш; ^ - . ■ .

>изучить активность яблочно-молочного брожения в зависимости от; концентрации полифенолов вина;

> исследовать влияние яблочно-молочного брожения в дубовой таре на концентрацию ароматических компонентов;

> изучить действие фермента л изоцима на молочнокислые бактерии;

>установить .влияние биологического, кнелотопонижения на

стабильность вин к кристаллическим помутнениям;

> разработать способ стабилизации киноматериалов против биологических помутнений;

>совершенствовать технологию производства, натуральных, сухих, вин, разработать техническую документацию на новые виды продукции.,

Научная . новизна. . Научно обоснована и , экспериментально подтверждена целесообразность применения дробной шаптглизащш для повышения сахаристости виноградного сусла, экспериментально установлены режимы, позволяющие активировать: процесс спиртового брожения и повысить качество натуральных сухих вин.

Выявлены закономерности изменения концентрации яблочной кислоты при биологическом кислотопонижении в зависимости от содержания фенольных соединений в, вином атериале. Доказана необходимость применения дубовой тары для активации процесса яблочно-молочного брожения и повышения качества внноматериалов. Выявлено и теоретически обосновано бактерицидное действие фермента лнзоцима на бактерии яблочно-молочного : брожения, установлены. основные законом ериости процесса. Доказано наличие синергетического бактерицидного эффекта на молочнокислые бактерии при совместном;

использовании - танина и лкэоцима. ' Установлено изменение ■ структуры поверхности клеток бактерий под действием фермента.

Практическая значимость. Разработан способ дробной шаптализации виноградного сусла, внедренный в ОАО «Аврсра» Крымского района и ОАО «Витязево» Анапского района Краснодарского края. Разработаны и утверждены технологические инструкции на S наименований натуральных сухих внн, производимых ОАО «Аврора», Крымский район. Разработан и внедрен- (ОАО «Аврора») способ остановки яблочно-молочного брожения путем ингибирования молочнокислых бактерий, повышающий стабильность виноградных вин.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на международных и межрегиональных научно-практических конференциях (г.Алматы (2004г.), г. Могилев (2005г.>, с. Прасковея (2001г.), г. Красноярск (2004г.), г. Краснодар (2003г.), г. Находка (2001г.), в полном объеме работа доложена и обсуждена на расширенном заседании научного центра виноделия ШУ РАСХН СКЗНИИСнВ, 2005г.

Публикации: По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 4 статьи и 10 тезисов докладов на научно» технических конференциях разного уровня, подана заявка на изобретен)» (№ 2004130016/13 от U.10.2004).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 3-х глав экспериментальной части, выводов, списка литературы (158 наименований) к приложений. Текст диссертации изложен на 152 страницах и содержит И таблиц, 2$ рисунков, 14 приложений.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В качестве объектов исследований использован виноград различных сортов, произрастающий в Анапском, Крымском, Темрюкском районах Краснодарского края, и'приготовленные из него виноградные натуральные сухие виноматериалы. Сбраживание сахарсодержащнх сред проводили разводками чистых культур дрожжей расы ' Шампанская 7-1 ОС (род Saccharomyces Meyen, вид Saccharomyces vint Меуеп)! ' Биологическое кислотрпоннженне осуществляли с помощью молочнокислых бактерий рода

Ьсисопгскю (Оепоеоссиз: оет). Для определения основных показателей химического состава объектов применяли стандартные методы ГОСТ и ГОСТ Р, а также методики, изложенные в методических рекомендациях ИВиВ "Магарач" Для анализа качественного состава углеводов применена высокоэффективная жидкостная хроматография («Милихром 4»); для исследования летучих компонентов внноматериалов - газожидкостная хроматография («Кристалл 2000 М»), Определение концентрации катионов металлов вели методом атомной абсорбции, органических кислот - методом высокоэффективного капиллярного электрофореза («Капель-1 ОЗР», Россия). Статистическую обработку экспериментальных данных осуществляли методами вариационной статистики с использованием программ персонального компьютера «Статистика 6.0». Уровень вероятности 0,95.

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Совершенствование технологам сбраживания виноградного

сусла

Традиционным способом шаптализацни является введение расчетного количества сахарсодержащего компонента в виноградное сусло. Современная промышленность располагает различными подсластителями, способными повысить массовую концентрацию Сахаров. Однако проведенные исследования показали, что при использовании мелассы забражнванне сусла наступило только на 3 сутки, а сахара-сырца - на 2-е. Очевидно, это связано с наличием В мелассе и сахаре-сырце различных органических соединений (меланоидины, карамели, фурфурол, гуминоподобные вещества, карбоновые кислоты (муравьиная, уксусная, щавелевая и др.), оказывающих угнетающее действие на дрожжи.

При использовании сахара-песка мы также наблюдали гибель около 5 % клеток из начальной стации роста — адаптации, а затем наступал максимальный прирост биомассы. Забраживание в контрольном вариант« - в виноградном сусле из кондиционного винограда - наступило также на 2-е сутки, однако динамика брожения характеризовалась равномерностью сбраживания Сахаров и накопления дрожжевой биомассы.

В результате проведенных исследований разработан способ дробной шаптализацни, сущность которого заключается в том, что введение сахара осуществляется не сразу, а равномерно, порциями, в количестве 25 % от исходной сахаристости виноградного сусла. Полученные результаты

позволяют отметить следующие положительные стороны дробной шагтталнзаики:

- брожение протекало более равномерно с высокой > бродильной активностью дрожжевых клеток, а накопление биомассы дрожжей превышало традиционный способ на 20-25 %;

- логарифмическая фаза была продолжительней, что обеспечило накопление большего количества ароматических компонентов;. -

- степень сбраживания Сахаров выше, чем яри традиционном способе.

Проведены эксперименты по получению ' натуральных сухих киноматериалов, цель которых — оценка влияния дробной и традиционной шаптализзции на химический состав и органояептические свойства виноматериалов (табл.!).

- Таблица 1 - физико-хим ические показатели ви номатерналоа в зависимости от способа введения Сахаров

.. П&кааатвлн . Контроль* Традиционная ■ шалталазаиня Дробная шагггалнззция 25%

Массовая концентрация Сахаров, г/100 см'

16 16,3 17,5 18,8 20 16,3 П,5 18,8 20

Объемная доля 8,2 7,5 8Д 8,8 9,1 8,6 9,5 10,1 10,6

РН . - ■: 3,2 3,4 3,5 3,4 3,5 3,1 ЗД ЗД 3,1

Дегустационная оценка, балл 7,3 7,3 7,5 7,9 8,1 7,6 8,0 83 8,4

Массовая концентрация, г/дм'

титруемых кислот 10Д 10,9 10,0 9,9 ад 9,8 8,7 8,1 7,8

летучих кислот 0,56 0,36 0,42 0,42 0,46 0,42 0,41 0,42 0,44

приведенного экстракта 16,0 15,7 16,9 17,2 18,1 16,6 17,8 17,9 19,2

глицерина 4,6 5,3 5,9 6,1 6,0 6,7 7,0 '7,2 7,3

яблочной кислоты 4,34 4,8 4,79 4,92 3,44 4,31 437 3,63 3,59

винной кислоты 4,97 5,21 4,34 4,01 3,89 4,67 3,46 •3,67 3,45

* Контроль-н е подсахаренное сусло

Результаты исследований показали, что при степени шаптализаци 0,25 спиртуознзсть увеличивалась при традиционной шапталиэацнн на 0,4 0,6 % об., а при дробной щалтализацин-1 »4-2,0 % об.

Содержание летучих кислот s опытных вариантах было на уровне контроля или в пределах допустимых отклонений. Концентрации спирта, титруемых кислот, приведенного экстракта, глицерина зависели от степени шаптализацни, а также от способа введения сахарного сиропа.

При добавлении Сахаров путем дробной шаптализзции наблюдалось увеличение в готовом вине массовой концентрации приведенного экстракта, благоприятно сказывающееся на полноте и мягкости вкуса. Это повышение можно объяснить тем, что в экспериментальные образцах было значительно больше накоплено глицерина, являющегося одним из компонентов экстрактов вин.

Кислотность винограда имеет большое значение в технологии изготовления натуральных сухих и шампанских виноматериалов. При высокой концентрации водородных ионов (рН 2,9-3,2) окелдоредуктаза менее активна, а, следовательно, окислительные процессы протекают слабее, вследствие чего внноматерналы получаются менее окрашенными. Анализ полученных данных показал, что разовое внесение Сахаров способствует увеличению значения рИ до 3,4, тогда как при дробной шапталиэашш значение рН практически находится на уровне контроля. Это позволяет считать, что в результате протекающих биохимических превращений нейтрализуются примеси сахара, имеющие щелочную природу. Установлено, что в процессе сбраживания сусла количество винной и яблочной кислот закономерно уменьшилось (примерно на 25%), что и обусловило снижение титруемой кислотности.

Следует отметжь динамику изменения концентрации яблочной кислоты в зависимости от способов шаптализацни н достигнутой массовой концентрации Сахаров. При дробной шаптализацни в сравнении с контролем массовая концентрация яблочной кислоты значительно снижается. Так, при дробной шаптализацни до 12,8 г/100 см' содержание яблочной кислоты в виноматериалах меньше, чем при традиционном способе. Полученные результаты позволяют предположить, что дробное введение сахара способствует постепенному (но не разовому, как при традиционном способе) увеличению активности различных ферментных систем, в том числе ферментов цикла Кребса. В связи с этим, наблюдается не одновременное, а постепенное снижение количества яблочлой кислоты. Ого имеет важное значение, так как некондиционный виноград

характеризуется высокими концентрациями яблочной " кислоты, а вином атериалы, полученные из - такого сырья имеют травянистый вкус и «зеленую» кислотность. Полученные результаты (табл.1) позволяют рекомендовагь дробную шалталщацшо виноградного сусла до сахаристости 18,8 г/100 см1 при переработке некондиционного винограда.

Проведенные эксперименты по измерению активности ферментов (рис. 1) показали, что при дробной шагтгализации изменение активности р-фруктофурадазидазы (БФФ) и ортоднфенолоксидазы (ОДФО) косило волнообразный характер. Поступление в сусло новой гор или сахара активировало ферментные системы. В контрольном образце наибольшая величина активности БФФ была в. период забражнвания^ при бурном брожении и лображивании ее згачение уменьшалось.

время брожении, сут

Рнсунск 1 -Динамика гаме нения активности БФФ при сбраживании сусла

При традиционной шапталнзации, когда сахар вносится разово в не бродя шее виноградное сусло, изменение активности БФФ носит параболический характер.

Для фермента ОДФО (рис.2) характерно снижение активности в течение всего процесса брожения, причем для всех трех вариантов;

в ре»« брожения, сут і*** контроль ^^традиционная шапталммция дробная шагтталюаниа;

Рисунок 2 -Динамика юменения активности ОДФО при сбраживании сусла

Это объясняется тем, что в процессе брожения происходит потребление кислорода дрожжевыми клетками, приводящее к снижению окислитель но-восстановите ль кого потенциала и активности реакций, связанных с переносом кислорода.

Та кип образом, при дробной и традиционной шагяализашш активность гн.'іролитнческікферменгних систем по сравнению с контролем (неподсахаренное сусло) значительно выше, что связано с достаточным количеством субстрата - Сахаров и активами дрожжевых клеток.

и

3.2 Исследование процесса кнслотоіюнижения в п|К>івводствє натуральных сухих вин

Современные представления о яблочно-молочном брожении (ЯМБ) базируются на необходимости внесения бактерий в молодой сухой виноматериал после проведенім спиртового брожения и отделения виномэтериала от Дрожжевого осадка. Имеются рекомендации (Н Л. Бурьян, 2003) о целесообразности совмещения дображиваиия и яблочно-молочного брожения (ЯМБ). В проведенных экспериментах бактерии ЯМБ в количестве не менее 1 млн.хл./см' вносили при массовой концентрации Сахаров не ниже 4 г/дм

Исследования (рис.3) показали, что в контрольном. образце, не подвергавшемуся кислатопоинжению, по завершению спиртосого брожения массовая концентрация яблочной кислоты не юменялась.

4,5 ;

время, сут

**■ контроль-** ямб!

Рисунок3 - Динамика изменения концентрации яблочнэй кислоты в процессе спиртового и яблочно-молочного брожений

В экспериментальном варианте после внесения бактерий ЯМБ наблюдалось энач отельное (80-90%) снижение конце игра цчи яблочной кислоты и улучшение качества вина: дегустационная оценка в опытном варианте была на 0,5 балла выше, чем в контрольном.

Промежуточным продуктом превращения яблочной кислоты в молочную является ацетальдегкд, способный ' вступать в дальнейшие химические превращения, в том числе в реакции с фенольными веществами.

В связи с 3TIW была предпринята попытка выявить зависимость между концентрацией фенольных веществ в вине и степенью сбраживания яблочной кислоты. Для этого по окончании спиртового брожения виноградного сусла в в и но материалы с высокой титруемой кислотностью вносили разводку молочнокислых бактерий в количестве 3% и танин в концентрациях 0,2,0,5,1,2 и 3 г/дм'фис. 4).

X

я

а 5

= 4.

s I

= I

Ш S g. g 2

о

Контроль 0,2 0,5 1 2 3

Танин, г/дм*

□ винная □ яблочная □ молочная і

Рисунок 4 - Динам нка изменения органических кислот в процессе ЯМ Б в зависимости ст содержания фенольных веществ

Проведенные эксперименты, показали, что фенолъные вещества в количестве 1 — 3 г/дм3 замедляли развитие ЯМБ. Это явление можно объяснить тем, что компоненты фенольного комплекса, в том числе танины, вступают в реакцию с ацетальдегидом. При этом продукты взаимодействия танинов с компонентами вина образуют осадок при комнатной температуре уже через 72 часа. Этим можно объяснить снижение концентраций искусствен(Ю . внесенных танинов в вино по окончании процесса

кислотопониження. .....

Источником танинов в вииоматериалах может быть древесина дуба, в том числе дубовые бочки или другая тара, в которой осуществляется выдержка и хранение внномэтериалов, В связи с этим целью дальнейших. . исследований было изучение влияния ЯМБ на экстракцию ароматических веществ из древесины дуба, в частности, из дубовой клепки. Для этого процесс ЯМБ проводили путем контакта виноматернала со старой дубовой: клепкой, этот же вин о материал хранили на новой клеп кёбез • проведен ия ЯМБ (табл. 2).

Контрольным был вариант того же виноматериала, подвергнутый ЯМБ в эмалированном резервуаре.- В результате яблочно-молочного брожения в контроле И опытном образце, сброженном на старой дубовой клепке, наблюдалось снижение концентрации яблочной кислшы до 50%.

Сравнивая содержание летучих компонентов в опытных образцах с • контролем, можно отметить увеличение концентраций альдегидов, летучих кислоті эфщюв и ацеталей, причем концентрация этих компонентов немного выше в варианте, сброженном молочн¿-кислыми бактериями на старой дубовой клепке.

Результаты дегустации показали, что если яблочно-молочное броженне шшоматерналов проходит на старой дубовой клепке, то концентрат (я ванилина в них аналогична той, что содержится в винах, хранившихся tía новой клепке.

Это объясняется тем, что поры древесины дуба в старой клепке под действием íGvlE становятся такими же доступными для молекул этилового спирта как и при использовании новой, специально подготовленной клепки.

Полученный результат можно объяснить также тем, что этанолиз лигнина, экстрагированного нз древесины дуба, в обоих вариантах протекал примерно одинаково в связи с близкими значениями объемных долей этилового спирта.

Таблица 2 - Массовая концентрация (мг/дм3) ароматических компонентов в виноматериалах, сброженных на новей и старой дубовой клепке

Наименование компонента Контроль Хранение на новой клепке Яблочно-молочное брожение на старой клепке

Альдегиды: ацетальдегид 89,25 168,78 171,34

Сложные эфир ы: этил форм иат 0,21 0,23 0,22

этилацетат 23,45 20,56 19,78.

нзоам ил ацетат 0,46 0,52 0,51

этиллактат 0,13 , 0,16 ОДО

Ацетали; этшшиеталь н/о 0,005 0,004

Метанол 20,02 23,78 24,01

Сивушные масла: 2-бутанол н/0 н/о 0,12

1-пропанол 19,45 21,11 20,68

изобутзнол 59,87 58,96 60,11

1 -бутанол 1,12 1.41 132

ИЗОаМИЛОВЫЙ СПирт 168,74 172,34 171,86

1-амиловый спирт 036 034 0,38

1 -гексанол 18,96 17,23 18,45

2-феннлэтанал н/о 35,78 38,98

2,3-бутанднол 38,72 56,45 58,04

бензиловый спирт н/о 0,78 0,76

яблочная кислота, г/дм3 1,2 2,5 ы

ванилин, мкг/дм1 - 89 86

Известно, что пористость древесины дуба оказывает определяющее влияние на развитие органолептических качеств вин, выдержанных в новых бочках («осторожное окисление»). Для оценки величины пористости определяли эффективную удельную поверхность, позволяющую отслеживать как наличие первичных пор, так и размеры вторичных пор, образовавшихся в результате протекания химических реакций яблочно-молочного брожения. Полученные результаты (рис. 5) показали, что удельная поверхность адсорбции клепки при яблочно-молочном брожении увеличивается.

Ъ *

а

1Л

ксипрсль

Время, сут

ямб

Рисунок 5 -Динамика изменения удельной поверхности адсорбции дубовой клепки

На основании экспериментальных результатов можно считать, что аетивацня процесса экстракции ароматических веществ дуба в присутствии молочнокислых бактерий обусловливается следующими причинами;

- под действием молочнокислых бактерий идут преобразования состава органических кислот,, в результате которых усиливается диссоциация, и образуются активные ионы водорода и кислот;

- эти ионы воздействуют на поверхность древесины дуба и способствуют образованию растворимых комплексов фенольных веществ и их вымыванию, в результате чего увеличивается количество и размеры пор;

- иа поверхности клеточной оболочки древесины имеется большое количество активных центров, несущих как отрицательный, так и положительный заряд; при взаимодействии положительно заряженных центров с полисахаридами или фенольными веществами древесины дуба происходит их вымывание н образование вторичных пор.

В результате дальнейших исследований изучено влияние вида древесины дуба на ароматические компоненты виномагериалов, формирующихся в процессе биологического кислотопонижения. Установлено, что в образцах с использованием российского дуба («Адыгея-

Моро», Россия) увеличилось содержание ванилина, а французского («Демптос», Франция) - 2-фе нилэтанола. Более высокую оргаколептнческую оценку имели образцы виноматериалов, полученные с применением российского дуба. Проведенные эксперименты показали также, что в российском дубе запас лигнина больше, чем во французском, и биологическое кнслотолониженне с помощью молочнокислых бактерий способствует усилению экстракции из более глубоких слоев зерен лигнина.

Микроскопическое исследование динамики изменения структуры клеток бактерий позволило установить целесообразность использования фермента лизоцима для остановки ЯМБ и нигнбирования бактерий. Как следует из фотографий,* под действием лиюцима происходит лизис бактериальной оболочки н деградации клеточного содержимого на границе контакта с оболочкой (рис. б). Дальнейшее контактирование клетки с лизоцимом приводит к изменению ее клеточной оболочки - росту проницаемости и изменению химического состава цитоплазмы, то есть к разрушению клетки (рис.6,2-6),

Рисунок 6 - Динамика изменения структуры клетки бактерий под

воздействием фермента лизоцима 1» исходная клетка, 2-6 - после воздействия лнзоцмма

На основании проведенных экспериментов можно считать

подтвержденным, что в процессе лизиса бактериальной клетки лизоцим разрушает пептидо клюканы оболочки. В результате виноматериал обогащаете л хитиновыми веществами, активирующими сорбционные процессы.

- Исследование совместного действия танина и лизоцима выявило возможность остановки ЯМБ и ингибнрования молочнокислых бактерий. В результате планирования эксперимента и статистической обработки экспериментальных данных было получено уравнение регрессии, устанавливающее взаимосвязь между концентрациями танина и лизоцима и дегустационной оценкой Биноматериалов (рис.7).

Р=» 6.878+0.007ІХ+0.0057У-1.8439* Ю'ЪС^+3.6454* 10'>*ХУ-9.2102 *10";У1

Э — дегустационная оценка, Х- концентрация лизоцима, У — концентрация танина.

Рисунок 7 - Влияние концентрации лизоцима и таннна (мг/дм1) на дегустационную оценку вина

Были установлены оптимальные концентрации танина и лизоцима, обеспечивающее ингибиро ванне молочнокислых бактерий и получение виноматериалов высокого качества. Проведенные эксперименты показали, что при обработке виноматериалов смесью танина и лизоцима на стадии биологического кисдотопоняжения достигается нигибирующнй синергетический эффект, в результате которого совместное использование лизоцима и танина дает значительно больший эффект ингибирования молочнокислых бактерий в сравнении с каждым препаратом в отдельности.

Изменение состава органических кислот, происходящее при биологическом кислотопониженйи, - приводит к высвобождению катионов металлов нз комплексных соединений я из их солей с органическими кислотами. По данным ВЛ. Зннченко (1987 - 1992гг.), С.А. Кишковской и Н.И. Бурьян (1980-1994гг.) такие процессы оказывают существенное влияние на устойчивость вин к физико-химическим помутнениям.

Таблица 3 - Химический состав виноматериалов Темрюкской зоны

Наименование вина - Массовая Стабильность

концентрация, мг/дм3

К Са винная яблочная

Алиготе Запорожское 450 101 .1100 2100 . осадок

Рислинг Запорожское £26 77 3200 . 1300 н/ст*

Каберне Запорожское 969 76 3600 2000 н/ст

Саперави Запорожское 751 54 1900 2100 осадок

Алиготе Тамани 562 106 3200 2800 осадок

Рислинг Тамани 410 104 3000 2200 н/ст

Каберне Тамани 531 102 3200 2400 н/сг

Саперави Тамани 480 100 2800 2400 Н/СТ

Алиготе Фанагории 620 ПО 2600 2800 осадок

Рислинг Фанагории 550 90 2900 2100 н/ст

Каберне Фанагории 440 98 2700 1900 осадок

Саперави Фанагории 590 45 1800 2400 н/ст

Контроль • после биологического кислотопоняжения

Саперави Тамани 480 100 1530 90 ст"

Алиготе Фанагории 620 109 1650' 70 ст

Саперави Запорожское 751 54 1720 70 ст

* н/ст—нестабильное **ст- стабильное-

В связи с этим целью дальнейших исследований явилось выявление степени влияния яблочно-молочного брожения и его остановки с помощью смеси фермента лизоцима и танина на стабильность вин к кристаллическим помутнениям. В качестве объектов, исследования использованы виноматериалы с высокой концентрацией яблочной кислоты и катионов калия, кальция (табл. 3). В процессе их тестирования установлено, что основной причиной неэффективности обработки холодом и отсутствия розливостойкости является высокая концентрация яблочной кислоты.

Снижение концентрации яблочной кислоты, а также последующая обработка смесью фермента лизоцима и танина способствовали достижению сбалансированности - состава виноматериалов по . концентрациям органических кислот к катионов металлов, в результате указанные образцы приобрели устойчивость к кристаллическим помутнениям.

3.3 Совершенствование технологии натуральных сухих вин

На основании проведенных экспериментальных исследований и теоретического обоснования разработанных технологических приемов нами была усовершенствована технология производства натуральных сухих вин. Разработан и предложен производству технологический узел, включающий этапы дробной шаптализацнн и биологического кислотопонижения с применением молочнокислых бактерий (рис. $). Согласно разработанной технологии в виноградное сусло (позиция 2) вводят раствор сахарозы, который готовят в реакторе 1. Подсахарив ание сусла осуществляют путем дробной шаптализацнн. Первую порцию сахара вводят вместе с разводкой чистой культуры дрожжей в реактор для накопления биомассы клеток, а последующие порции — на стадии главного брожения (резервуары 3). После спиртового брожения по достижении массовой концентрации сахара 4 г/дм3 молодой виноматериал направляют в резервуар (поз.7) для кислотопонижения. Сюда же подают разводку молочнокислых бактерий (поз.4). Осуществляют тщательное перемешивание введенных реагентов. Продолжительность процесса кислотопонижения регулируется по остаточной массовой концентрации яблочной кислоты. По достижении желаемой концентрации яблочной кислоты вносят растворы танина (поз.5) и лизоцима (поз. 6), через 24 ч виноматериалы отделяют от биомассы яблочно-молочных бактерий и направляют в резервуары (поз.8) для спонтанного осветления.

4 5 б

Ґ 1 Я І л

э 1 1 Г 1 ' 7

Б і J і і і і і ■"■ J і "■' і \ _ОРПОП п_ліг

гіпппНп "П-ПЫ_]

Ш.

Посда^ющие теню логические иОрвбиши

вшшягфіил

Т Ю о

Рис. 8 - Технологический узел брожения - кислогопонижеикя натуральных сухих вин _ 1- реактор для сахарного сиропа; 2 - реактор для накопления биомассы дрожжей; 3 - бродильная установка; 4 - ректор дня разводки бактерий; 5' реактор для приготовления раствора танина; б - реактор для лнзоцима; 7 - резервуар кислотопонижения; 8 - емкость для осветления; 9 -насосы

Для проведения яблоч но-мояочного брожения могут быть использованы как металлические резервуари (поз.7), тек н дубовые бочки. Как показали результаты проведенного исследования для этого целесообразно использовать бочки, произведенные из российского дуба.

На основании выполненных исследований разработан способ обработки натуральных виноградных сухих аиноматерналов с повышенной кислотностью. На способ подана заявка на изобретение в Роспатент. Способ обработки виноградных натуральных сухих киноматериалов с повышенной кислотностью испытан н внедрен на ОАО «Аврора».

Расчетный экономический эффект от внедрения разработанной технологии составил 2,17 тыс. руб. на 1000 дал готовой продукции.

ВЫВОДЫ

1. Научно обоснованы и установлены закономерности спиртового брожения Н изменения химического состава натуральных сухих вин в зависимости от способа шаптализации виноградного сусла. Установлено положительное влияние дробной шалталнзацин (со степенью 0,2-0,3 от исходной сахаристости сусла) на интенсивность брожения, активность гидролитических ферментов. , '

2. Установлено, что . использование сахара-сырца и мелассы оказывает угнетающее действие на жизнедеятельность винных дрожжей и активность спиртового брожения в связи с присутствием в их составе ингнбирующих компонентов.

3. Показано, что мшоматерналы, приготовленные с применением дробной шаптализацин, характеризуются увеличением накопления глицерина, ароматических компонентов, в том числе сложных эфнров, снижением концентрации органических кислот. Дегустационная оценка вино материалов при использовании дробной іпаїшшнзацни была на 0,2-0,4 балла выше, чем при традиционных способах производства.

4. Теоретически обоснованы процессы биологического кнелотопошдоення в зависимости от химического состава среды, в том числе от концентрации фенольных соединений. Показано, что в винах с повышенным содержанием фенольных веществ снижается риск развития спонтанного яблочно-молочного брожения.

5. Установлены закономерности изменения биомассы молочнокислых бактерий в зависимости от концентрации фермента

ПШ0ЦКМ4. Показан механизм действия фермента лизоцима на клеточную стенку бактерий рода Leucoaostoc (Oenococcus oeni),

6. Выявлено положительное влияние молочнокислых бактерий на экстракцию ароматических веществ из древесины дуба. Показано, что проведение яблочно-молочного брожения в дубовой таре позволяет увеличить удельную поверхность адсорбции дубовой клепки, это способствует интенсификации процессов экстракции, этанолиза лигнина древесины дуба и увеличению концентраций ароматических компонентов.

7. Установлено ингибируюшее действие смеси танина и лизоцима на бактерии яблочно-молочного брожения, ■ доказано наличие синергетического эффекта.

8. Показано, что проведение процесса яблочно-молочного брожения приводит к снижению концентраций не только органических кислот, но и катионов калия и кальиия, что способствует профилактике кристаллических помутнений.

9. Разработана технология производства натуральных сухих вин из низкосахаристого винограда, основанная 4 на проведении дробной шалтализации виноградного сусла ' на сшит алкогольного брожения, яблочно-молочного киспотопоиижения и его остановки с помощью смеси танина н лизоцима. Технология апробирована и внедрена на ОАО «Аврора» Крымского района Краснодарского края. Фактический экономический эффект от внедрения технологии составил 3019,2 тыс. руб. на 60 тыс. дал.

Публикации

1. Агеева, Н.М: О применении импортных ферментных препаратов в виноделии России / Н.М. Агеева, Т.Н. Гутучкииа, С.Ф. Голчатникова, Е.В. Касай // Формы и методы повышения экономической эффективности регионального садоводства и виноградарства. Организация исследований и их координация. Ч. II-Краснодар, 2001, С. 163-165.

2. Дукец, Р.В. Изменение кислотности вин и водно-спиртовых растворов при обработке углеродсодержащимн сорбентами ) Р.В. Дуне«, В.Т.Христюк, Е.В. Касай // Нау ка-техника-технологии на рубеже третьего тысячелетня: материалы 3 международной научно-практической конференции (Находка, 2001); Тезисы докладов/Находка; Инт-т технол. и бизнеса.-2001.-С.64. ■

3. Касай, Е.В. О совместном применении ферментных препаратов, природных и активированных форм дисперсных минералов i Б.В. Касай,

АЛ. Копань, Н.М. Агеева // Научно-практическая работа - как поиск решения биотехнологнческих и экономических проблем при производстве натуральных вин и коньяков: материалы научно-практической конференции (14 ноября 2001) / Прасковея.-Ставрополь: Изд-во Ставроп. ин-та им. В.Д. Часина, 2001.-С.13-І4.

4. Касай, Е.В. Исследование процесса шаптализации при производстве натуральных сухих вин / Е.В. Касай, Н.М. Агеева //Материалы пятой региональной научно-практической конференции молодых.ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса». — Краснодар, 18-19 декабря 2003 г.-СІ40-141.

5. Касай, Е.В. Влияние яблочно-молочного брожения на содержание токсичных веществ в натуральных сухих виноматериалах / Е.В. Касай, Н.М.Агеева И Материалы межрегиональной научно-практической конференции «Эколого-экономические проблемы региональных товарных рынков». — Красноярск, 23 апреля, 2004 г. — С. 84-86.

6. Кудлай, Д.В. , Исследование процесса шаптализации при производстве шампанских виноматериалов н, натуральных сухих вин / Д.В. Кудлай, ЗЛІ. Соболев, Е.В. Касай // Известия ВУЗов. Пищевая тсхнопогия.-2004.- № 5-6.- С.83-86.

7. Кудлай, Д.В. Влияние шаптализации виноградного сусла на физико-химические показатели виноматериалов / Д.В. Кудлай, ЭЛ1. Соболев, Е.В. Касай II Известия ВУЗов. Пищевая технология. Краснодар, 2004-7с.-Рус.-Деп. В ВИНИТИ 15.07.2004 № І238-В2004.

8. Кудлай, Д.В. Применение шаптализации при производстве натуральных сухих вин из некондиционного винограда / Д.В. Кудлай, Э.М. Соболев, Е.В. Касай // Краснодарский центр научно-технической информации. Информационный листок Ха 66-04. УДК 663.25. Серия Р.65.49.29

9. Касай, ЕБ. Исследование влияние расы дрожжей и степени шаптализации сусла на химический состав виноматериалов / Е.В. Касай, Д.В. Кудлай // Сборник материалов международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой и легкой промышленности» Алма-Ата, 2004г.

10. Касай, Е.В. Влияние яблочно-молочного брожения на экстракцию ароматических веществ вин из дубовой клепки / Е.В. Касай, Н.М. Агеева, Т.И. Гугучкина // Краснодарский центр научно-технической информации. Информационный листок № 67-04. УДК 663.25. Серия Р.65.49.29

11. Касай, Е.В. Влияние концентрации полифенолов вина на развитие яблочно-молочного брожения / Е.В. Касай, Н.М. Агеева, Т.И. Гугучкина // Краснодарский центр научно-технической информации. Информационный листок № 68-04. Уда 663.25. Серия Р.65.49.29

12. Касай, Е.В. Влияние концентрации полифенолов на развитие яблочно-молочного брожения / Е.В. Касай, Н.М. Агеева // Виноделие и виноградарство, 2004г.-№5.-С.12-13.

13. Касай, . Е.В. ■ Современные аспекты ' биологического кислотопонижения натуральных сухих виноматериалов / Е.В. Касай, НЛ1. Агеева // Виноделие и виноградарство, 2004 г.-№б,- С. 14-15.

14. Касай, Е.В, Кислотопонижение виноматериалов с помощью молочнокислых бактерий в дубовой таре / Е.В. Касай, Ю.Ф. Якуба, Н.М. Агеева // . Материалы V Международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств». Тезисы докладов.- Могилев,2005г. - С. 165-166.

15. Касай Е.В., Агеева НМ., Гугучкина Т.И; Способ обработки виноградных натуральных сухих - виноматериалов с повышенной кислотностью. Заявка № 2004130016/13 от 14.10.2004.

Лицензия ИД № 02334 от 14.07.2000

Подписано в печатьоб.04.о5 Формат 60 х 84

Бумага Офсетная . Офсетная печать

Печ. л. 1 Заказ Лг 21? Тираж 100

Отпечатано в типографии ФГОУ ВПО «Кубанский ГАУ» 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13