Παραγωγή αναπληρώματος όξους από χυμό ροδιού Ι. Αλκοολική ζύμωση ΙΙ. Οξική ζύμωση:
Creators: name: Δάφτσιου, Ελένη Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: Αναπλήρωμα όξους από ρόδι
Saccharomyces cerevisiae
Οξικά βακτήρια
Pomegranate vinegar
Acetic acid bacteria

description: Η παρούσα εργασία αποτελεί μέρος μιας ευρύτερης μελέτης για την αξιοποίηση του χυμού ροδιού για την παραγωγή αναπληρώματος όξους. Για το σκοπό αυτό έγινε η συλλογή ροδιών γενότυπου 11005 τοπικής ποικιλίας Νάουσας την περίοδο 2011-2012 και η παραλαβή του χυμού μετά από αποφλοίωση και έκθλιψη των καρπών. Με βάση τη χημική σύσταση του χυμού ροδιού (βλέπε διπλωματική εργασία Μάλο Χ., 2012), η περιεκτικότητά του σε αφομοιώσιμο άζωτο τροποποιήθηκε κατάλληλα (τελική συγκέντρωση 300 mg/L). Στη συνέχεια, η διεργασία της αλκοολικής ζύμωσης βελτιστοποιήθηκε με τη βοήθεια του μοντέλου επιφάνειας απόκρισης. Το στέλεχος που χρησιμοποιήθηκε ήταν ο Saccharomyces cerevisiae Fermicru VR5. Στο πλαίσιο της βελτιστοποίησης έγινε συσχέτιση της επίδρασης του χρόνου, της θερμοκρασίας και της αρχικής τιμής pH του χυμού, και των αλληλεπιδράσεων των παραπάνω παραγόντων στη μείωση της συγκέντρωσης των σακχάρων του χυμού και την παραγωγή αιθανόλης. Σύμφωνα με την πρόβλεψη του μοντέλου και τις επιβεβαιωτικές δοκιμές, η μέγιστη παραγωγή αιθανόλης ήταν 7,5% (w/v) σε 90h (25oC, αρχική τιμή pH 3,3) ως αποτέλεσμα της εξάντλησης των διαθέσιμων σακχάρων (γλυκόζη: 0 g/100 mL, φρουκτόζη: 0,8 g/100 mL). Η παραπάνω απόδοση κρίνεται ικανοποιητική σε σχέση με τις αντίστοιχες χυμών άλλων φρούτων (4,1-12,3% v/v). Μετά την κλιμάκωση της διεργασίας (από 50 mL σε 300 mL ανά φιάλη), υπήρχε διαθέσιμο αλκοολούχο ποτό από ρόδι για περαιτέρω βιομετατροπή σε αναπλήρωμα όξους. Για την κατανόηση των φαινομένων που λαμβάνουν χώρα κατά την οξοποίηση έγινε παρακολούθηση της κινητικής της οξικής ζύμωσης σε οίνο ποικιλίας Ξινόμαυρο με ζύμωση βυθού. Ο μεγάλος χρόνος προσαρμογής και ενεργοποίησης των οξικών βακτηρίων (9 ημέρες) καθώς και οι απώλειες του συστήματος σε αντιδρώντα (αιθανόλη) και προϊόντα (οξικό οξύ) ήταν τα βασικά προβλήματα που έπρεπε να αντιμετωπιστούν κατά την παραγωγή όξους. Για το σκοπό αυτό επιλέχθηκε η λειτουργία του συστήματος με ημιδιαλείπον έργο, με περιοδική προσθήκη οίνου και όξους. Μετά την ενεργοποίηση των οξικών βακτηρίων, παρατηρήθηκε σημαντική παραγωγή οξικού οξέος με μέγιστη απόδοση 85% μεταξύ 12ης και 13ης μέρας. Με σκοπό την παραγωγή αναπληρώματος όξους από ρόδι, στο επόμενο στάδιο κρίθηκε αρχικά σημαντική η καλλιέργεια των ενεργοποιημένων βακτηρίων σε συνθετικό υπόστρωμα (αιθανόλη, 60 g/L, εκχύλισμα ζύμης, 10 g/L, πεπτόνη, 20 g/L) και στη συνέχεια ο εμβολιασμός κατάλληλα αραιωμένου αλκοολούχου ποτού από ρόδι (αιθανόλη 4,7% (w/v), οξικό οξύ 0,9% (w/v)) με ή χωρίς την προσθήκη θρεπτικών συστατικών. Όμοια με την περίπτωση της παραγωγής όξους από οίνο εφαρμόστηκε η λειτουργία του ημιδιαλείποντος έργου με περιοδική προσθήκη αλκοολούχου ποτού από ρόδι. Η φάση προσαρμογής των βακτηρίων παρουσία θρεπτικών συστατικών ήταν 5 μέρες και η απόδοση ανήλθε στο 63% μεταξύ 24ης και 31ης μέρας. Απουσία θρεπτικών συστατικών η φάση προσαρμογής διήρκησε 7 μέρες και η απόδοση βρέθηκε 67% στο ίδιο χρονικό διάστημα. Και στις δύο περιπτώσεις η τελική συγκέντρωση του οξικού οξέος ανήλθε στο 4,5% (w/v), ενώ η αιθανόλη μειώθηκε στο 0,5% (w/v) και 0,6% (w/v) αντίστοιχα. Η απόδοση της οξικής ζύμωσης ήταν συγκρίσιμη σε σχέση με αντίστοιχα δεδομένα της διεθνούς βιβλιογραφίας για την παραγωγή αναπληρωμάτων όξους από άλλα φρούτα (64-98%). Η ποιότητα του τελικού προϊόντος ελέγχθηκε σε σχέση με εμπορικά δείγματα όξους (βλέπε διπλωματική εργασία Μάλο Χ., 2012).
description: The present work is part of a study for pomegranate vinegar production. For this purpose, fruits of an indigenous variety (accession 11005) of Naousa (northern Greece), were harvested in October 2011 and the juice was collected after peeling and compression of pomegranates. Based on the chemical composition of pomegranate juice (master thesis Malo C., 2012), the content of assimilable nitrogen was modified appropriately (final concentration 300 mg/L). Then, the alcoholic fermentation process was optimized by response surface methodology. Saccharomyces cerevisiae Fermicru VR5 strain was used. During the optimization process, the effect of time, temperature and initial pH value of juice and the interactions of the above factors to the reduction of sugars concentration of the juice and ethanol production were studied. According to the prediction of the model and the confirmation experiments, the maximum ethanol production was 7,5% (w/v) in 90h (25oC, initial pH value 3,3) resulting from the depletion of available sugars (glucose: 0 gr/100mL, fructose: 0,8 gr/100mL). The above value is considered competitive with regard to respective values from other fruit wines (4,1-12,3% v/v). After the scale-up of the process (from 50mL to 300mL per flask) available amount of pomegranate wine for further biotransformation into vinegar was obtained. To understand better the phenomena that take place during vinegar production, monitoring of acetate fermentation kinetics was carried out in a wine from the indigenous red grape variety "Xinomavro" with submerged fermentation. The long lag phase and activation time of acetic acid bacteria (9 days) and the losses in ethanol and acetic acid were the main problems that had to be overcome during acetic acid production. For this purpose the operation of the semi batch system was chosen, with periodic addition of wine and vinegar. After the acetic acid bacteria activation, significant acetic acid production was observed with maximum yield of 85% between the 12th and 13th day. For the production of pomegranate vinegar it was considered useful to cultivate the activated bacteria in synthetic substrate (10 g/L yeast extract, 20 g/L peptone and 60 g/L absolute ethanol) followed by the inoculation of pomegranate wine without or enriched with nutrients. Similar to the case of production of wine vinegar the operation of the semi batch system was applied with periodic addition of pomegranate wine. In the presence of nutrients, the lag phase lasted 5 days and the yield was 63% between 24th and 31st day. In the absence of nutrients the lag phase lasted 7 days and the yield was 67% during the same period. In both cases the final concentration of acetic acid was 4,5% (w/v), while ethanol was reduced to 0,5% (w/v) and 0,6% (w/v) respectively. The acetate fermentation yield was comparable with regard to respective values from other fruit vinegars (64-98%). The quality of the final product was studied and compared to commercial samples of vinegars (master thesis Malo C., 2012).