автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии производства вин типа Херес с использованием новой расы дрожжей Кубанская, выделенной из спонтанной микрофлоры

На правах рукописи

ТКАЧЕНКО Дмитрий Геннадьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ВИН ТИПА ХЕРЕС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НОВОЙ РАСЫ ДРОЖЖЕЙ КУБАНСКАЯ, ВЫДЕЛЕННОЙ ИЗ СПОНТАННОЙ МИКРОФЛОРЫ

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

1 7 ИЮН 2015

005570133

Краснодар-2015

005570133

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Агеева Наталья Михайловна Сиюхов Хазрет Русланович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологии, машин и оборудования пищевых производств ФГБОУ ВПО «Майкопский государственный технологический университет» Якуба Юрий Федорович, кандидат технических наук, доцент заведующий центром коллективного пользования приборно-аналитический ФГБНУ "Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства" ФГБНУ Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции

Защита состоится 30 июня 2015 г. в 15:00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический ушгверситет» и на сайте www.kubstu.ru.

Автореферат разослан 30 мая 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент В.В. Гончар

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность темы. Технология ликерных вин типа Херес включает производство хересных виноматериалов, их подготовку к хересованию и собственно хересование, проводимое с использованием специально селекционированных рас хересных дрожжей. Ликерные вина типа Херес производят в Краснодарском крае (ООО «Кубанские вина», г. Темрюк), Республике Дагестан и Ростовской области. К сожалению, в последние 15-20 лет модернизации хе-ресного производства практически не уделялось внимания. В технологии ликерных вин типа Херес по-прежнему применяют известные селекционированные более 30 лет назад хересные дрожжи. Между тем, учеными различных стран (Саенко Н.Ф., С.А. Кишковская, Г.И.Козуб, Мунтян Л.И., Сп<М1е АУЛ., СоэууеН К.\У. и др.) большое внимание уделялось применению в технологии ликерных вин типа Херес местных рас дрожжей, выделенных с поверхности ягод винограда или из самих вин. Так, многие наименования Хересов Испании, Молдовы и Армении готовят с использованием местных рас или штаммов дрожжей, которые придают вину специфические, свойственные только им оттенки во вкусе и аромате. В России выделению и изучению новых рас и штаммов хересных дрожжей до настоящего времени не уделялось должного внимания. Как следствие, российские предприятия производили ликерные вина типа Херес без ярких отличительных органолептических особенностей.

В связи с этим совершенствование технологии ликерных вин типа Херес с использованием новых рас хересных дрожжей, адаптированных к местным условиям, является актуальной задачей отрасли.

1.2 Цель работы. Совершенствование технологии ликерных вин типа Херес с использованием новой расы дрожжей Кубанская, выделенной из спонтанной микрофлоры белого столового виноматериала.

1.3 Задачи исследований. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследовать химический состав ликерных вин типа Херес, произведенных предприятиями России, Украины, Армении, Испании с целью сравнения

*Автор выражает благодарность и признательность доктору технических наук Маркосову В.А. за консультации и помощь в выполнении работы

их качества и обоснования направления исследований;

— исследовать динамику процесса хересования виноматериапов с использованием различных рас дрожжей;

- определить физиологические и морфологические свойства новой расы дрожжей для производства ликерного вина типа Херес, выделенной из спонтанной микрофлоры белого столового виноматериала;

- исследовать динамику изменения активности ферментов при хересова-нии виноматериалов с использованием различных рас дрожжей;

— обосновать способ хересования виноматериалов с использованием новой расы дрожжей Кубанская и установить его влияние на химический состав ликерного вина типа Херес;

- оценить качество ликерного вина типа Херес, полученного с использованием новой расы дрожжей Кубанская, в зависимости от способа хересования;

- усовершенствовать технологию производства ликерного вина типа Херес с использованием новой расы дрожжей;

- разработать паспорт новой расы дрожжей Кубанская;

— провести апробацию новой расы дрожжей и усовершенствованной технологии в производственных условиях;

— разработать технологическую инструкцию на производство ликерного вина типа Херес с использованием новой расы дрожжей Кубанская;

— провести расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения усовершенствованной технологии производства ликерного вина типа Херес с использованием новой расы дрожжей Кубанская.

1.4 Научная новизна. Теоретически обосновано усовершенствование технологии производства ликерного вина типа Херес с использованием расы дрожжей Кубанская, выделенной из спонтанной микрофлоры белого столового виноматериала. Впервые получены сведения о физиолого-морфологических свойствах клеток дрожжей расы Кубанская, в том числе спирто- и сульфито-устойчивости. Впервые показано, что применение подкормок витамон В и фосфатов компле (Германия) обеспечивает наибольший прирост активно размножающихся клеток и наиболее высокое значение активности алкогольдегид-

рогеназы. Установлены закономерности изменения химического состава ликерного вина типа Херес, в том числе концентрации аминокислот, органических кислот, альдегидов и ацеталей при хересовании с использованием расы дрожжей Кубанская в зависимости от способа хересования. Показано, что для производства ликерного вина типа Херес с использованием расы Кубанская целесообразно проводить хересование пленочным способом. Установлена высокая эстеразная и протеолитическая активность ферментов расы дрожжей Кубанская, обеспечивающих гидролиз высокомолекулярных соединений вина в процессе хересования.

1.5 Практическая значимость работы. Разработан проект паспорта расы хересных дрожжей Кубанская с целью ее регистрации в институт генетики АН РФ. Усовершенствована технология производства ликерного вина типа Херес с использованием расы дрожжей Кубанская. Разработана технологическая инструкция на производство ликерного вина «Херес Кубанский». Технология апробирована в производственных условиях ООО АПФ «Фанагория» (п. Сенной, Краснодарский край).

1.6 Апробация работы. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на международных научно-практических конференциях «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития "(г. Одесса, 2009 г.); «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития 2012» (г.Одесса, 2012 г.); «Разработки, формирующие современный уровень развития виноделия» (г. Краснодар, 2011 г.).

1.7 Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 1 монография (Рук. деп. журн. Изв. ВУЗов. Пищ. технолог. ВИНИТИ. —№364-В2013 от 13.12.2013. -124), 9 статей, в том числе 2 - в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки РФ

1.8 Структура н объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследований, экспериментальной части, списка использованной литературы и приложения. Текст диссертации изложен на 145 страницах компьютерного текста, содержит 34 ри-

сунка и 20 таблиц. Список литературы включает 162 источника, в том числе 40 — иностранных авторов.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследования использовали ликерные вина типа Херес, произведенные различными предприятиями-изготовителями России (ООО «Кубанские вина»), Армении («Бюракан» и «Аштарак»), Украины (опытное хозяйств ИВиВ «Магарач», г. Ялта) и Испании, а также экспериментальные образцы ликерного вина типа Херес, полученные в лабораторных условиях. В экспериментах использовали хересные виноматери-алы, произведенные ООО «Кубанские вина». Хересование проводили расами дрожжей Херес-96К, Херес 20-С (обе - из музея ИВиВ «Магарач», Украина) и новой расой дрожжей Кубанская, выделенной из спонтанной микрофлоры белого столового виноматериала.

2.2 Методы исследований. Массовую концентрацию альдегидов и ацета-лей определяли по ГОСТ 12280-70, Сахаров - по ГОСТ 13192-73, титруемых кислот - по ГОСТ 32114-13, летучих кислот - по ГОСТ 32001-12, объемную долю этилового спирта - по ГОСТ 32095-13, азотистых соединений (белка, аминного азота) - с использованием методических рекомендаций (Гержикова В.Г., 2003 г.). В экспериментах с микроорганизмами применяли поляризацион-но-интерференционный микроскоп. При необходимости использовали набор красителей. Степень сбраживания Сахаров определяли по ГОСТ 8756.13-87; концентрацию органических кислот и аминокислот — методом капиллярного электрофореза с применением прибора «Капель-105Р». Концентрацию арома-тобразующих компонентов - методом газожидкостной хроматографии («Кри-сталл-2000М», Россия) путем прямого ввода пробы в разделительную колонку. Активность гидролитических ферментов определяли по методике С.П. Авакян-ца (1986 г.). Дегустационную оценку вина типа Херес проводили по 10-бальной системе. Для статистической обработки результатов исследований применяли компьютерные программы в^йвйса (Б1а1зоШпс). Достоверность

(уровень вероятности) 0,95. Схема теоретических и экспериментальных исследований представлена на рисунке 1.

; Теоретические исследования: анализ и систематизации 1 ! литературных источников и патентной информации 1

1

¡Экспериментальные исследования

■ Исследование физиолого-I биохимических и морфологи-| ческих свойств новой расы | хересных дрожжей Кубанская

Разработка способа культивирования биомассы новой расы хересных дрожжей Кубанская

Разработка паспорта новой расы дрожжей Кубанская

----------- у - 1

Совершенствование технологии хереса с применением расы дрожжей

Кубанская

■

< Обоснование способа хересования виноматериалов с применением различных рас хересных дрожжей, в том числе новой расы дрожжей Ку-\байская

[ Исследование ди- ] ; намики хересова- | ния виноматериа- | лов с использова- | нием различных ! | рас дрожжей, в I том числе новой \ расы Кубанская

Исследование влияния способа хересования с применением новой расы дрожжей Кубанская на химический состав и органолеп-тические свойства ухереса

1

Апробация усовершенствованной технологии производства ликерного вина «Херес Кубанский» в производственных условиях

г

Разработка технологической инструкции на производство ликерного вина I «Херес Кубанский» с применением новой расы дрожжей Кубанская J

Расчет ожидаемого экономического эффекта от I внедрения усовершенствованной технологии^

Рисунок 1- Схема теоретических и экспериментальных исследований

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ЗЛ Исследование химического состава вин типа Херес, произведенных предприятиями России, Украины, Армении, Испании. Установлено, что наибольшее накопление ацетальдегида — важнейшего компонента вина типа Хереса — выявлено в вине типа Херес «Бюракан», Хересе сухом (г. Ялта) и в экспериментальном образце, полученным при хересовании расой дрожжей, выделенной из спонтанной микрофлоры (далее по тексту раса Кубанская).

Наименьше количество ацетальдегида (рисунок 2) было идентифицировано в образце Хереса из Испании. Проведенные исследования показали, что аце-тоин присутствовал во всех образцах Хересов, а наибольшее его количество выявлено в экспериментальной образце, произведенном с использованием дрожжей расы Кубанская, а также в образце ликерного вина типа Херес «Аштарак». Анализ полученных данных показал, что наибольшее суммарное количество 2,3-бутиленгликоля было в ликерном вине «Бюракан» и виномате-риале, приготовленном с использованием новой расы дрожжей.

В Хересе производства Испании количество этилацетата было практически в 2 раза больше, чем в экспериментальном образце. Наименьшее количество этилацетата было идентифицировано в сухом вине типа Херес (г. Ялта).

оГ 300 250 200 150 100 50 о . - --------------------------------------------------— ......- ---------

=г со о. ь- ||||

X Ге о 5

.......КГ

* Е шша ЯВ ШШ Щщш

0) со О и и ГС 2 Аштарак Бюракан Херес сухой, г. Ялта Кубанск ие Вина 2011 Кубанск ие вина 2.010 Херес Испании Экспери | менталь ; ный • образец :

1 =8Ацетальдегид 190,8 251Д 239,5 65,5 58,5 33,5 225,7 ;

Рисунок 2 - Массовая концентрация ацетальдегида в хересе различных

изготовителей

Только в экспериментальном образце идентифицированы этилкаприлат и этилкапринат. Как показал анализ, более качественными по органолептическим характеристикам были Хересы Испании и Армении. Достаточно высокую

оценку получил и экспериментальный образец, что свидетельствует о необходимости совершенствования технологии производства ликерных вин типа Херес с использованием новой расы дрожжей.

Наибольшее количество высших спиртов (рисунок 3) было идентифицировано в образце хересов Армении - «Аштарак» и «Бюракан», а наименьшее - в экспериментальном образце. Аналогичные результаты получены для гексано-ла, обусловливающего формированием в хересе легких цветочных тонов и участвующего в формировании луковичных оттенков.

Проведенные исследования (таблица 1) показали существенное варьирование концентраций летучих кислот в зависимости от наименования вина типа Херес, Наибольшее суммарное количество кислот, среди которых 95% составляет уксусная кислота, выявлено в Хересе производства Испании. По ряду концентраций кислот выделяется образец, произведенный в опытном хозяйстве ИВиВ «Магарач»: в нем идентифицировано наименьшее суммарное количество кислот, в том числе уксусной, наибольшие концентрации масляной, валериановой и каприловой кислот.

Херес сухой, г. Ялта

Херес Испании

(ж®—

шжапп

шшшщ Щ: ;

»Сумма сивушных

масел Ч: Изоамилол

»Гексанол

200 400 600

Массовая концентрация мг/дм3

800

Рисунок 3 - Массовая концентрация высших спиртов в Хересах различных

производителей

Установлено существенное различие, как суммы, так и содержания отдельных аминокислот в хересе различных изготовителей. Это объясняется способом и условиями хересования, а так же спецификой применяемых рас

дрожжей, активностью их ферментных систем в процессе хересования и последующего контакта с вином.

Таблица 1 - Содержание летучих кислот в Хересах различных изготовителей, мг/дм3

Наименование Ашта- Бюра- Испа- Раса Ку- Херес ООО

кислоты рак кан ния банская сухой, «Кубанские

г. Ялта вина»

2010 г. 2011г.

Сумма кислот, 366,7 329,5 454,6 417,7 198,9 378,4 244,2

в том числе:

уксусная 365,2 311,7 432.2 339,8 178,7 364,2 227,9

изомасляная 1,48 нет 6,4 1,0 нет нет нет

масляная 1,3 1,2 1,3 3,8 12,6 1,80 8,2

изовалериановая 0,67 16,1 10,2 11,0 0,94 11,2 5,9

валериановая нет нет 3,5 1,3 6,2 1,21 1,4 1,56

каприловая 0,08 3,22 нет 12,4 3,62 1,34

Наиболее существенное различие наблюдалось по накоплению глицина метионина гистидина лизина и аргинина (рисунок 4), на концентрацию которых существенное влияние оказывают физиологические особенности хересных дрожжей.

300

г 250

| 200

£ 150

s J 100

я а. 50

I 01 0

.............. fffli

!.......::***» S || \........г......f; Л.......t.......f:- т^^^щ ;—;

г}*

Л?

■Г

Производитель хереса

-Г

II Глицин

Метионин 1 Гистидин о Лизин Аргинин

Рисунок 4 - Массовая концентрация некоторых аминокислот в Хересах различных изготовителей Учитывая, что все представленные образцы вин типа Херес: приготовлены

пленочным способом, мы предположили, что наибольшее влияние на накопле-

ние аминокислот могут оказать раса дрожжей и продолжительность контакта виноматериала с дрожжами.

Основываясь на полученных данных, можно сделать вывод о том, что применение экспериментальной расы обеспечивает формирование типичных свойств ликерного вина типа Херес. Однако для технологической адаптации расы дрожжей Кубанская необходимо проведение дополнительных исследований ее морфологических и физиологических свойств с целью обоснования режимов хересования.

3.2 Исследование физиологических и морфологических свойств новой расы дрожжей Кубанская для производства ликерного вина типа Херес, выделенной из спонтанной микрофлоры белого столового виноматериала. Установлено, что клетки культуры расы Кубанская имели преимущественно округлую или слегка овальную форму размером (8-10) х (10-12) мкм (рисунок 5).

Рисунок 5 — Микроскопическая Рисунок 6 - Гигантская колония

картина новой хересной расы дрожжей расы Кубанская на твер-

дрожжей Кубанская (х2300) дой питательной среде (х1500)

Они расположены отдельно или парами, почки на некоторое время остаются связанными с материнской клеткой. Бродящая жидкость мутная и покрыта тонкой пеной. Спорообразование не обнаружено. Клетки содержат большое ко-

личество запасных веществ. Имеют упругую хорошо выраженную клеточную оболочку.

Характер осадка творожистой структуры, от рыхлого до плотного в зависимости от физиологического состояния клеток. На взрослой культуре пленка не выявлена, на стекле пробирки остается небольшое кольцо. На твердой питательной среде колонии расы матовые, зернистые, изрезанные.

На твердой питательной среде гигантские колонии (рисунок 6) матовые, складчатые, изрезанные. Полученные результаты исследований показали, что дрожжи расы Кубанская лучше других рас сбраживали фруктозу, мальтозу и глюкозу, значительно слабее - сахарозу и галактозу, лишь частично сбраживали арабинозу, лактозу и, особенно, раффинозу. Это дает основание считать дрожжи расы Кубанская глюкозофильными дрожжами.

Основными физиологическими свойствами клеток дрожжей являются бродильная и дыхательная активности. В связи с этим были проведены сравнительные исследования общей и удельной активности дыхания и брожения дрожжей расы Кубанская в сравнении с расами Херес 96К и Херес 20С. Полученные результаты (таблица 3) показали, что значения дыхательной и бродильной активности у трех исследованных рас имеют близкие значения.

Таблица 3 — Показатели бродильной и дыхательной активности

контрольных и экспериментальной рас дрожжей

Наименование расы дрожжей Общая активность Удельная активность

дыхания, (Зог, мкл брожения, (Зсог, МКЛ дыхания, С?о2 мкл см3/ (млн кл ч) брожения, <Зсо2 мкл см3/ (млн кл ч)

Кубанская 108,6 216,8 3,20 6,88

Херес 96К 98,2 235,6 2,96 7,04

Херес 20С 103,5 226,8 3,14 6,92

При этом раса Кубанская имела более высокое значение общей активности дыхания и наименьшее значение активности брожения. На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что раса Кубанская способна потреблять большее в сравнении с другими расами количество кислорода. В связи с

этим процесс хересования виноматериалов с использованием расы Кубанская следует проводить с обязательным дозированием кислорода. Проведенные эксперименты показали, что поддержания активного хересования кислород следует вводить порциями по 30-40 мг/дм3 1-2 раза в месяц.

Анализ полученных данных (таблица 4) показал достаточно высокую спиртоустойчивость клеток экспериментальной расы дрожжей: при объемной доле этилового спирта 13% клетки дрожжей забродили на 14-е сутки, а при 15%об. - на 15-е сутки. При этом на 20-е сутки с момента начала наблюдения экспериментальная раса содержала большое количество жизнеспособных клеток, о чем свидетельствует их активный рост на твердой питательной среде.

Таким образом, по физиологическому состоянию и биохимическим свойствам раса Кубанская не уступает известным расам хересных дрожжей, а по спиртоустойчивости даже несколько превосходит расу Херес 96К.

Таблица 4 - Спиртоустойчивость контрольных и экспериментальной

рас дрожжей

Наименование расы дрожжей Спиртоустойчивость дрожжей, сутки, при объем ной,%, доле С2Н5ОН Количество колоний, КОЕ, в зависимости от объемной доли С2Н5ОН, %, на 20-е сутки

13,0 15,0 13,0 15,0

Кубанская 14 15 18 16

Херес 96К 10 12 15 16

Херес 20С 16 18 21 19

3.3 Исследование динамики процесса хересования виноматериалов. В

результате визуального наблюдения установлено, что развитие пленки дрожжей расы Кубанская протекало более активно, чем расы Херес 96К. При этом выявлено различие на начальном этапе развития пленки. Так, клетки расы Кубанская образовывала небольшие островки прозрачной пленки, которые, постепенно увеличиваясь, уплотнялись и, соединяясь друг с другом, образовывая сплошную тонкую пленку творожистого вида. Раса Херес 96 К развивалась иначе - рост ее пленки начинался от стенок емкости в виде кольца.

Структура и внешний вид пленок обеих рас дрожжей со временем изменялись. В начале гладкая и белая плёнка постепенно собиралась в складки, становилась морщинистой, приобретала розовато-палевый цвет. Однако старение пленки расы Кубанская протекало медленнее. Так, серовато-темный оттенок клеток расы Херес 96К появился на 115 сутки с момента начала опыта, а в расе Кубанская - на 185 сутки. В течение всего периода наблюдения опадание пленки обеих рас и развитие уксуснокислых бактерий не наблюдалось. Пленки сохраняли прочность, палевую окраску, активно потребляли этиловый спирт. Полученные материалы исследований показали, что по морфологическим показателям и развитию на поверхности хересуемого виноматериала раса Кубанская не уступает, а по внешнему виду и превосходит расу Херес-96К.

В результате исследовании динамики хересования (таблица 5) установлено, что скорость образования альдегидов и ацеталей при использовании экспериментальной расы была близкой к контрольной, но наблюдалось небольшое превышение количества альдегидов и ацеталей при хересовании виноматериа-лов расой Кубанская.

Таблица 5 - Динамика хересования виноматериала пленочным способом

с использованием различных раз дрожжей

Продолжительность хересования, сутки Раса Кубанская Раса Херес-96К

Массовая концентрация, мг/дм^

альдегидов ацеталей соотношение альдегиды: ацетали альдегидов ацеталей соотношение альдегиды: ацетали

0 123 62 1,9:1 123 62 2,0:1

15 154 78 2,0:1 142 70 2,0:1

30 188 89 2,1:1 168 91 1,8:1

45 246 138 1,8:1 224 120 1,9:1

60 302 156 2,0:1 285 168 1,7:1

75 347 228 1,5:1 334 250 1,3:1

90 413 306 1,3:1 366 300 1,2:1

120 488 316 1,5:1 402 310 1,3:1

150 552 344 1,5:1 445 348 1,3:1

180 637 460 1,3:1 508 435 1,2:1

В результате корреляционного анализа данных динамики хересования виноматериала различными способами с использованием расы дрожжей Кубанская установлено, что при увеличении продолжительности хересования количественное содержание альдегидов и ацеталей увеличивается, коэффициент корреляции, характеризующей меру рассеяния наблюдаемых значений относительно регрессионной прямой и свидетельствующий о наличии статистически значимой зависимости между откликом и предикторами, составил 0,97 и 0,96 соответственно. При этом показатель соотношения «альдегиды: ацетали» с увеличением продолжительности хересования уменьшается, при коэффициенте корреляции Я = -0,84 (рисунок 7).

шз

'ОС'

| «»

$

I *т

**" ¡те о

Рисунок 7 - График функции рассеяния и гистограммы влияния продолжительности хересования на содержание альдегидов 3.4 Исследование динамики активности ферментов виноматериалов при их хересовании с использованием различных рас дрожжей. Полученные результаты (таблица 6) показали, что во всех трех вариантах опыта наибольшая динамика активности ферментов наблюдалась 40-60-е сутки, а затем уменьшалась, достигая определенного значения. Выявлено, что в целом динамика активности эстераз идентична для всех исследованных рас. Однако возрастание активности ферментов в первые 10 суток было наибольшим у расы Херес 96-К.

При использовании расы Кубанская наблюдалось медленное нарастание активности эстераз, однако абсолютное значение было наибольшим именно у расы Кубанская на 60-е сутки. Более того, последующее снижение активности эстераз у расы Кубанская было менее существенным в сравнении с известными расами. Из рисунков 8а и 86 видно, что в начале хересования в исходном вино-материале активность алкогольдегидрогеназы имела невысокие значения. Однако по мере хересования наблюдался постепенный синтез фермента дрожжевыми клетками. Более активны были клетки расы Херес 96-К, наименее активны - дрожжи расы Кубанская.

1

I А ■ !

/ >':>........

.........../:г

.........гШ....... // .........................1

Ж ]

0 50 100 150

Продолжительность хересования, сут.

с; ее

£ X

I а»

3 О Я о. о. аг ш У"

4 Е

о о*

и С£

4 3,5 3 2,5 2 1,5 1

0,5 0

: \

I \ ш

\ . Ж,___________;

% |

50

100

150

Продолжительность хересования, сут.

—♦—Херес 96-К —Ш—Херес-20С-96 •--ж»- Кубанская

а б

Рисунок 8 - Динамика активности эстеразы (а) и алкогольдегидрогеназы (б) при хересовании виноматериалов Однако максимальная величина активности алкогольдегидрогеназы у всех рас дрожжей имела близкие значения. При этом наибольшее значение активности алкогольдегидрогеназы у расы Херес-96-К было на 15-30-е сутки процесса; у расы Херес-20С-96 - на 45-60-е сутки, у расы Кубанская - также на 45-60-е сутки.

3.5 Обоснование способа хересования виноматериалов с использованием новой расы дрожжей Кубанская и установление его влияния на химический состав ликерного вина типа Херес. Проведен сравнительный ана-

лиз качества вина типа Херес произведенного с использованием расы дрожжей Кубанская. Спиртование виноматериалов проводили винным спиртом. Хересо-вание виноматериала с исходной объемной долей этилового спирта 16,7% осуществляли пленочным, беспленочным и комбинированным способами. Хересо-вание проводили в одинаковых режимах: температура 16-18°С, заполнение резервуара на 80% с целью обеспечения доступа воздуха; периодическое перемешивание (3 раза за весь период хересования) при доступе воздуха. Продолжительность хересования составила 6 месяцев. Полученные результаты позволили выделить общую тенденцию процесса — снижение в процессе хересования содержания практически всех органических кислот. В то же время в отдельных случаях при пленочном методе хересования возрастала концентрация лимонной, молочной и янтарной кислот, при беспленочном методе - янтарной и уксусной, при глубинном - лимонной и яблочной. Тенденция к снижению общего содержания органических кислот так же наблюдается и при использовании комбинированного способа хересования, повышается концентрация только уксусной и молочной кислоты. Наибольшее содержание глицерина при использовании беспленочного метода объясняется более высоким значением объемной доли этилового спирта, так как выход глицерина постоянен от 6 до 12 г/100 г образующегося этилового спирта. Наибольшей эффективностью по накоплению альдегидов и ацеталей (таблица 6) оказался пленочный метод хересования.

Таблица 6 - Химический состав ликерных вин типа Херес в зависимости

от способа хересования с использованием расы Кубанская

Наименование показателя Массовая концентрация при способе хересования

до хересования пленочном беспленочном комбинированном

Этанол, % об. 16,7 15,0 15,4 14,5

Ацетальдегид, мг/дм3 90,6 478,7 396,2 408,4

Этилацетат, мг/дм3 86,2 144,7 106,5 112,0

Этилацеталь, мг/дм3 23,8 306,7 268,4 288.0

Наибольшее содержание высококипящих эфиров (этилкапронат, этилка-прилат, этиллактат), играющих важную роль в сложении вкуса и аромата ликерных вин типа Херес, выявлено при хересовании беспленочным способом.

Под пленкой хересных дрожжей происходит снижение содержания и полное потребление аммиачного азота. При этом в наибольшей мере используется тирозин, лейцин, гистидин, аланин, аргинин, валин и лизин (рисунок 9).

£ До хересования Л Пленочный метод ч1 Беспленочный метод Я Комбинированный метод

Рисунок 9 - Аминокислотный состав ликерных вин типа Херес в зависимости от способа хересования с использованием расы дрожжей Кубанская В то же время практически без изменения остается содержание цистина, лизина, аспарагиновой и у-аминомаслянной кислот, серина и пролина. Глубинный способ хересования сопровождался незначительным снижением всех форм азотистых соединений и затрагивал, главным образом, аминокислоты -аланин, тирозин, треонин, валин, аргинин, серин и лейцин. Для беспленочного метода хересования характерно значительное возрастание концентрации всех форм азотистых веществ. Аминный азот в этом случае увеличивается за счет лизина, аланина, цистеина, аргинина и глутаминовой кислоты.

Общее количество аминокислот максимально при использовании комбинированного способа, наименьше содержание аминокислот обнаружено в ви-номатериале, подготовленном с использованием пленочного метода.

На основании анализа полученных данных можно сделать вывод о том, что применение пленочного или комбинированного способа хересования с использованием расы дрожжей Кубанская обеспечивает улучшение качества ли-

керного вина типа Херес, формирование в нем гармоничного вкуса, тонкого аромата с типичными тонами каленого орешка и ржаной корочки. Несмотря на то, что содержание аминокислот при пленочном способе было наименьшим, в виноматериале, приготовленном с использованием именно этого способа, выявлено оптимальное соотношение альдегид:ацеталь, а также наибольшее содержание ацетальдегида. В виноматериале, приготовленном с использованием комбинированного способа, содержание аминокислот напротив было наибольшим, кроме того, отношение альдегид: ацеталь было близким к единице.

3.6 Совершенствование технологии производства ликерного вина типа Херес с использованием новой расы дрожжей Кубанская. Для производства ликерного вина типа Херес по усовершенствованной технологии была разработана аппаратурно-технологическая схема производства (рисунок 10). Усовершенствованная технология производства включает следующие этапы: приготовление хересного материала, подготовку расы дрожжей, хересование и технологические обработки готового молодого хереса. Подготовка хересного виноматериала осуществляется по общепринятой технологии. Хересный ви-номатериал (при необходимости обработанный гипсом) из технологического резервуара (1) насосом (2) подается в батарею резервуаров либо в дубовые бочки, в которых будет осуществляться хересование. Выращивание расы хе-ресных дрожжей Кубанская осуществляется в ферментере (3). Для активации развития клеток рекомендуется подкормка смесью азотистых веществ и витаминов и дозирование кислорода в количестве до 40 мг/дм3. Выращивание хересной расы дрожжей Кубанская осуществляется путем предварительного внесения ее в ферментер. Процесс выращивания ведется до накопления необходимого объема биомассы клеток, после чего пленка задается в технологические резервуары. При развитии клеток расы Кубанская на поверхности хересу-емого виноматериала сначала образуется небольшая пленка, объем которой с течением времени увеличивается. При достижении толщины пленки 10-15 см происходят основные процессы хересования (накопление альдегидов и ацета-лей). Как показали исследования, процесс хересования проходит наилучшим

образом при дозировании кислорода с заданной периодичностью (1-2 раза в месяц по 30-40 мг/дм3).

Рисунок 10 - Усовершенствованная аппаратурно-технологическая схема производства хереса, где 1 - технологический резервуар; 2 - насос, 3 — ферментатор; 4 - система резервуаров; 5 — эгализатор Хересование в системе резервуаров (4) может осуществляться как в каждом резервуаре в отдельности, так и в потоке в зависимости от того, из какого материала изготовлены резервуары. Если резервуары изготовлены из металла, то хересование можно проводить в потоке (все резервуары соединены между собой). Если резервуарами являются дубовые бочки, то каждая бочка работает как отдельный стационарный резервуар. При накоплении массовой концентрации альдегидов до 400-600 мг/дм3, хересование прекращается. По завершению хересования отработанный дрожжевой материал собирается, анализируется и либо направляется на утилизацию, либо отправляется на повторное хересование очередной партии хересного виноматериала. Полученный молодой хересный виноматериал при помощи насоса (2) передается в технологические резервуары (1) для отдыха. По завершению этапа хересования производится

згализация с комплексной оклейкой (5). Эгализация производится с целью выравнивания различных показателей вина. Оклейку проводят для ускорения осветления и стабилизации виноматериала

На основании проведенных исследований разработан паспорт расы дрожжей Кубанская, переданный в Институт генетики АН РФ. Эффективность от внедрения новой расы дрожжей подтверждена актом апробации в условиях ООО АПФ «Фанагория». Разработана технологическая инструкция на производство ликерного вина «Херес Кубанский» с использованием новой расы дрожжей Кубанская. Экономический эффект от внедрения усовершенствованной технологии составил 64 руб./дал продукции.

ВЫВОДЫ

1. Усовершенствована технология производства ликерного вина типа Херес, основанная на применении новой расы дрожжей Кубанская, выделенной из спонтанной микрофлоры белого столового виноматериала. Разработан паспорт новой расы и способ подготовки дрожжей к хересованию. Установлено, что применение подкормок витамон В (Германия) и фосфатов компле обеспечивает наибольший прирост активно размножающихся клеток и наиболее высокое значение активности алкогольдегидрогеназы (до 4,12 усл. ед.), что приводит к ускорению продолжительности хересования.

2. Показано, что концентрация альдегидов в винах типа Херес различных изготовителей варьирует в широких пределах: от 33,5 мг/дм3 (Херес Испании) до 251,1 .мг/дм3 (Херес Армении - Бюракан). Массовая концентрация аце-талей изменялась от 72,4 мг/дм3 (ООО «Кубанские Вина») до 250,2 мг/дм3 (Херес Армении - Аштарак). Содержание высших спиртов зависело от предприятия-изготовителя и составляло от 168,3 мг/дм3 (раса Кубанская) до 601,1 мг/дм3 (Херес Армении Аштарак).

3. Установлено, что клетки культуры новой расы дрожжей Кубанская имели преимущественно округлую или слегка овальную форму размером (8-10) х (10-12) мкм, содержали большое количество запасных веществ, имели упругую хорошо выраженную клеточную оболочку. На твердой питательной среде гигантские колонии матовые, складчатые, изрезанные. Спорообразование не обнаружено.

ri

4. Выявлена высокая спиртоустойчивость клеток дрожжей новой расы Кубанская: при объемной доле этилового спирта 13% признаки забраживания сахарсодержащей среды выявлены за на 14-е сутки, а при 15%об. - на 15-е сутки.

5. Динамика хересования виноматериалов с использованием новой расы дрожжей Кубанская зависела от способа хересования. При пленочном способе массовая концентрация ацетальдегида составляла 637 и 508 мг/дм3 для рас Кубанская и Херес 96К соответственно, ацеталей — 460 и 435 мг/дм3 соответственно. При беспленочном и комбинированном способах хересования с использованием расы Кубанская массовая концентрация ацетальдегида составляла 550 и 528 мг/дм3, ацеталей - 348 и 456 мг/дм3 соответственно.

6. Установлено, что химический состав вина типа Херес, полученного с использованием расы Кубанская, обусловливается способом хересования. Наибольшая концентрация глицерина (2,62 г/дм3) и органических кислот выявлена при беспленочном способе; ацетальдегида (478,8 мг/дм3) и этилацеталя (306,7 мг/дм3) - при пленочном способе; диэтилсукцината (188,4 мг/дм3) и гваякола (3,8 мг/дм3) - при комбинированном способе хересования.

7. Наибольшее потребление аминокислот, особенно тирозина, лейцина, ги-стидина, аланина, аргинина, валина и лизина, дрожжами расы Кубанская отмечено при пленочном способе хересования. Суммарное количество аминокислот было наибольшим при использовании комбинированного способа, наименьшим — с использованием пленочного метода

8. Динамика активности эстераз идентична для всех исследованных рас хе-ресных дрожжей. Наибольшее значение величины активности эстераз отмечено у расы Кубанская на 60-е сутки хересования, а алкогольдегидрогеназы — на 3-й сутки.

9. Наибольшее значение дегустационной оценки было в образце вина типа Херес, полученном с использованием расы дрожжей Кубанская с использованием пленочного способа хересования.

10. Обработка хересных виноматериалов теплом перед хересованием в течение 16-18 часов в присутствии винных дрожжей способствовала увеличению концентрации альдегидов и ацеталей и величины дегустационной оценки хереса.

11. Установлено, что применение расы дрожжей Кубанская обеспечивает снижение концентрации высокомолекулярных соединений в готовом вине типа Херес, сокращению продолжительности обработки вина холодом с 12 суток до 7 суток, снижению энергозатраты со 112 руб/дал до 58 руб/дал.

12. Усовершенствована и апробирована в производственных условиях технология производства ликерного вина типа Херес с использованием расы дрожжей Кубанская. Произведено 5000 дал ликерного вина типа херес «Херес Кубанский».

Список работ, опубликованных по теме диссертации: Научные статьи в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России:

1. Ткаченко, Д.Г. Изменение концентрации аминокислот хереса в зависимости от расы дрожжей/Д.Г.Ткаченко, Н.М.Агеева // Рук. деп. журн. Изв. ВУЗов. Пищ. технолог. ВИНИТИ. -№586-В2010 от 14.10.2010. -7 с.

2. Ткаченко, Д.Г. Ароматические компоненты хересов различных производителей/ Д.Г.Ткаченко, Н.М.Агеева // Рук. деп. Журн. Изв. ВУЗов. Пищ. технолог. ВИНИТИ — № 587-В2010, от 14.10.2010. - 8 с.

Монография

3. Ткаченко, Д.Г. Совершенствование технологии производства вин типа херес с использованием новой расы дрожжей Кубанская, выделенной из спонтанной микрофлоры. Монография/ Д.Г.Ткаченко, Н.М.Агеева, В.А. Маркосов // Рук. деп. журн. Изв. ВУЗов. Пищ. технолог. ВИНИТИ. -№364-В2013 от 13.12.2013.-124 с.

Статьи в отраслевых журналах

4. Агеева, Н.М. Новая раса дрожжей Кубанская для производства хереса/ Д.Г.Ткаченко, Н.М.Агеева, В.А.Маркосов // Пищевая индустрия, № 5. - 2012. -С. 95-96.

5. Ткаченко, Д.Г. Исследование динамики активности ферментов при хе-ресовании виноматериалов/ Д.Г.Ткаченко, Н.М.Агеева, В.А. Маркосов// Плодоводство и виноградарство Юга России. Методы управления качеством и пище-

вой безопасностью плодовой продукции и винограда при выращивании, хранении и переработке. Электронный журнал ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакаде-мии. - 2012, вып.16. - 6 с. - URL: htpp|www. journal.kubansad.ru.

Материалы конференций:

6. Ткаченко, Д.Г.Ароматические компоненты хересов различных изготовителей Ароматические компоненты хересов различных изготовителей / ДГ.Ткаченко, Н.М.Агеева //Сб. матер, межд. науч.-практич. конф. "Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития ", 2009. - Одесса, т. 2, С.84-88.

7. Агеева, Н.М Влияние технологии производства Хереса на состав аминокислот/Н.М.Агеева, ДГ.Ткаченко, В.А.Маркосов // Разработки, формирующие современный уровень развития виноделия. - Краснодар. - Просвещение-Юг.-2011.-С. 89-92.

8. Ткаченко, Д.Г. Влияние расы дрожжей на состав ароматических компонентов хереса/ Д.Г.Ткаченко, Н.М.Агеева, В.А. Маркосов // Разработки, формирующие современный уровень развития виноделия. - Краснодар. - Просвещение-Юг. - 2011. - С.93-95.

9. Ткаченко, Д.Г. Влияние способа хересования с применением расы Кубанская на химический состав хереса / Д.Г.Ткаченко, Н.М.Агеева //Сб. научных трудов SWorld. Матер, межд. науч.-практич. конф. «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития 2012». -Выпуск 3. - т.12. - Одесса: Куприенко, 2012. - С. 21-23.

10. Ткаченко, Д.Г. Выбор оптимального вида подкормки для новой расы дрожжей Кубанская / Д.Г.Ткаченко, Н.М.Агеева // Сб. научных трудов SWorld. Матер, межд. науч.-практич. конф. «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития 2012». - Выпуск 3. - т.12. - Одесса: Куприенко, 2012. — С.52-54.

Подписано в печать 10.05.2015 г. Гарнитура Тайме. Печать ризография. Бумага офсетная. Заказ № 5075. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии ООО «Копи-Принт». Краснодар, ул. Красная, 176, оф. 3. т/ф 279-10-40. E-mail: copyprint@mail.ru ТК «Центр города»