Исследование влияния ферментативной обработки на показатели качества спиртованных морсов из плодово-ягодного сырья

ENGINEERING AND TECHNOLOGY

УДК 663.5

Исследование влияния ферментативной

обработки

на показатели качества спиртованных морсов

из плодово-ягодного сырья

И.М. Абрамова, д-р техн. наук; Н.Е. Головачева, канд. техн. наук; С.С. Морозова, канд. хим. наук; Е.В. Воробьева, канд. биол. наук; Л.П. Галлямова;

Н.А. Шубина

ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, Москва

Ликеро-водочные изделия, приготовленные на основе натурального плодово-ягодного сырья, обладают высокими органолептическими показателями и пользуются большой популярностью у потребителей.

Разнообразие плодово-ягодного сырья, используемого при приготовлении ликеро-водочных изделий, характеризуемое различными физико-химическими и органолептическими показателями, требует тщательного изучения содержания углеводов, органических кислот, многоатомных спиртов, фенольных веществ, пектиновых веществ, макро- и микроколичеств катионов и анионов, входящих в состав спиртованных соков и спиртованных морсов.

Для приготовления высококачественных полуфабрикатов ликеро-водочного производства разработаны разнообразные технологические приемы предварительной обработки сырья, позволяющие более полно его использовать.

Ферментативный способ обработки сырья имеет ряд преимуществ перед другими способами, так как продукты ферментативного расщепления, находящиеся в полуфабрикатах и на-

питках, обогащают их состав и дают возможность получить полуфабрикаты высокого качества. Действие ферментных препаратов рассчитано на снижение вязкости клеточного сока, увеличение клеточной проницаемости и улучшение дренажных свойств мезги [1-5].

В работах [6, 7] проведено исследование влияние ферментативной обработки калинового, сливового, черносмородинового, черноплодно-рябинового спиртованных морсов на их стабильность при хранении. Разработана технология приготовления морсов, включающая обработку сырья перед настаиванием ферментным препаратом «Фруктоцим П6-Л», двукратным настаиванием с водно-спиртовой жидкостью в течение 10 суток с последующим фильтрованием через фильтр-картон марки КТФ и мембранный фильтр.

Исследованы и разработаны оптимальные технологические приемы производства десертного напитка «Калинка», приготовленного с использованием калинового и черноплодно-рябинового морсов [8]. Установлено, что при предварительной обработке сырья фер-

ментными препаратами пектолити-ческого действия ввиду разрушения растительной клетки продолжительность приготовления морсов сокращается в 2 раза по сравнению с традиционным способом. Анти-оксидантная активность морсов увеличивается за счет более полного извлечения фенольных веществ, что защищает их от окислительных процессов и способствует повышению стабильности изделий при хранении.

Целью настоящей работы является исследование процесса обработки плодово-ягодного сырья ферментными препаратами и антиоксидантом -пищевой добавкой «Флавитол» (ди-гидрокверцетин), оценка эффективности обработки для получения спиртованных морсов с высокими качественными показателями.

Контрольные и опытные образцы клюквенного, брусничного, черносмородинового и вишневого спиртованных морсов готовили по следующей технологии.

Измельченное свежее сырье заливали водно-спиртовой жидкостью крепостью 45% (клюкву крепостью 60%) в соотношении 1:1, настаивали

1к 2к 2о Зк Зо _ -Як 4о

Спиртованные морсы до (к) и после (о) обработки

Рис. 1. Содержание общих фенольных веществ (мг/дм3) в спиртованных морсах: брусничный: 1к - контроль, 1о - опыт; вишневый: 2к - контроль, 2о - опыт; клюквенный: 3к - контроль, 3о - опыт; черносмродиновый: 4к - контроль, 4о - опыт

в течение 5-6 суток с ежедневным перемешиванием, затем сливали морс 1-го слива и заливали второй раз водно-спиртовой жидкостью кре-

постью 30% (клюкву крепостью 35%) в количестве 70% от объема жидкости заливаемой в 1-ый раз, настаивали 5-6 суток с перемешиванием,

] к Id 2 к 2о Зк Зр J к -In

< Спиртованные морсы до (к) и после (о) обработки

Рис. 2. Антиоксидантная активность (мг/дм3) спиртовых морсов: брусничный: 1к -контроль, 1о - опыт; вишневый: 2к - контроль, 2о - опыт; клюквенный: 3к - контроль, 3о - опыт; черносмородиновый: 4к - контроль, 4о - опыт

Таблица 1

Физико-химические показатели спиртованных морсов

Название образца Интенсивность окраски I Оттенок окраски Т Массовая концентрация, г/100 см3 рн

общего экстракта кислот в пересчете на лимонную

Брусничный спиртованный морс

Контроль 0,932 0,390 3,6 0,74 3,14

Опыт 0,936 0,380 4,0 0,79 3,12

Вишневый спиртованный морс

Контроль 0,931 0,501 6,9 0,62 3,62

Опыт 0,955 0,488 6,9 0,72 3,61

Клюквенный спиртованный морс

Контроль 0,888 0,420 3,0 1,23 3,06

Опыт 1,003 0,382 3,2 1,30 3,05

Черносмородиновый спиртованный морс

Контроль 0,969 0,662 4,3 0,89 3,37

Опыт 1,191 0,580 4,5 0,94 3,43

сливали морс 2-го слива. Морсы 1-го и 2-го сливов объединяли.

В измельченное свежее сырье вносили ферментные препараты «Фруктоцим П6 Л» и «Брюзайм BGX» в количестве 200 и 150 см3на 1000 кг сырья, антиоксидант «Дигидроквер-цетин» из расчета: (0,02 % на объем готового морса), перемешивали и выдерживали 2 часа, затем заливали водно-спиртовой жидкостью крепостью 45% (клюкву крепостью 60%) в соотношении 1:1, настаивали в течение 5-6 суток с ежедневным перемешиванием, затем сливали морс 1-го слива и заливали второй раз водно-спиртовой жидкостью крепостью 30% (клюкву крепостью 35 %) в количестве 70% от объема жидкости заливаемой в 1-ый раз, настаивали 5-6 суток с перемешиванием, сливали морс 2-го слива. Морсы 1-го и 2-го сливов объединяли.

Физико-химические показатели ферментолизатов определяли по методам, принятым в ликеро-водочной промышленности [9]. В спиртованных морсах определяли: общие фе-нольные вещества методом Фолина-Чокольтеу, красящие вещества - методом, принятом в винодельческой промышленности [10], массовую концентрацию катионов (натрия, калия, кальция, магния) и анионов (фторидов, хлоридов, нитратов, сульфатов, фосфатов) на ионном хроматографе «Metrohm 761 Compact» [11], массовую концентрацию железа -на атомно абсорбционном спектрометре «Квант Z-ЭТА» [12]. Измерение спектров поглощения проводили на спектрофотометре Shimadzu UV-2501PC. Водородный показатель (величину рН) измеряли на ионометре «Microprocessor pH Meter HI 9321».

на рис. 1, 2 и в табл. 1 приведены физико-химические показатели спиртованных морсов, приготовленных с предварительной ферментативной обработкой (опыт) и без нее (контроль).

Из рис. 1 следует, что содержание общих фенольных веществ после ферментативной обработки увеличилось для всех обработанных спиртованных морсов: в большей степени для черносмородинового (35%) и клюквенного (13,7%), в меньшей степени для брусничного (6,2%) и вишневого (4,4%).

Более интенсивное извлечение общих фенольных веществ способствует повышению антиоксидант-ной активности (рис. 2), наибольшее возрастание которой отмечено для клюквенного спиртованного морса (26,7%).

Цветность (оптическая плотность) спиртованных морсов и контроль-

ENGiNEERiNG AND TECHNOLOGY

270 290 310 330 350 370 390 -110 430 450 -(70 -190 МО 530 550

Длина волны %, нм

Рис. 4. Спектры поглощения брусничного спиртованного морса до (контроль) и после (опыт) ферментной обработки

-I

О

270 290 310 J30 350 370 то 410 430 450 470 490 510 530 550

Длина волны %, нм Рис. 5. Спектры поглощения вишневого спиртованного морса до (контроль) и после (опыт) ферментной обработки

ных, и опытных образцов обусловлена антоцианами, имеющими максимум поглощения при 520 нм и продуктами полимеризации дубильных веществ, имеющих максимум поглощения при 420 нм [13]. После обработки ферментами наибольшее увеличение интенсивности окраски отмечено для черносмородинового спиртованного морса. Одновременно с этим уменьшается оттенок окраски, что свидетельствует о большем количестве антоцианов. Для брусничного и вишневого спиртованных морсов разница в интенсивности окраски незначительна. Возможно, это связано с тем фактором, что при ферментативной обработке идет извлечение собственных окислительных ферментов сырья, что в конечном итоге приводит к незначительному окислению антоцианов.

В опытных образцах извлекается большее количество растворимых экстрактивных веществ и органических кислот (за исключением вишневого спиртованного морса), что позволяет сделать вывод о положительном влиянии ферментативной обработки на качество спиртованных морсов.

Таблица 2

Катионный и анионный состав спиртованных морсов

Массовая концентрация (мг/дм3) * Название спиртованного морса

Брусничный Вишневый Клюквенный Черносмородиновый

контроль опыт контроль опыт контроль опыт контроль опыт

Натрия 1,7 3,9 <G,1 <G,1 1,G G,8 1,23 G,25

Аммония 2,1 <G,1 54,85 43,13 3,48 1,68 7,9G 6,53

Калия 338,G 351,G 664,3 614,8 293,5 281,5 663,G 661

Кальция 32,82 32,88 4G,93 44,4 24,35 26,7 32,2 4G,9

Магния 48,6 52,2 37,1 4G,9 34,4 34,3 46,2 53,8

Железа G,75 G,45 G,48 G,37 G,96 G,84 1,76 G,76

Хлоридов G,6 9,1 G,1 G,1 1G,8 11,8 37,8 35,2

Сульфатов 6,53 1,6 1718 1638 924 876,5 127,2 122,5

Фосфатов 59,3 59,1 397,2 396,8 29,8 29,2 333,5 33G,7

*Массовая концентрация фторидов и нитратов во всех образцах не превышала G,1 м г/дм3.

Для характеристики цветности полуфабрикатов использовали принятые в виноделии методы. Оптическая плотность при длине волны ^=280 нм характеризует интенсивность окраски, создаваемой фенольными соединениями; при ^=420 нм - наличие полимеризованных фенольных соединений; при ^=520 нм - наличие антоцианов. Показатель суммы оптических плотностей I= D420+ D520 (^=420 нм; ^=520 нм) характеризует

интенсивность окраски; оттенок окраски - показатель Т= D420/D520 [13].

На рис. 3, 4, 5, 6 представлены спектры поглощения спиртованных морсов до и после ферментативной обработки.

Представленные на рисунках данные показывают, что опытные образцы спиртованных морсов (за исключением брусничного) имеют максимум оптической плотности при длине волны 280 нм, что подтверждает

увеличение в них содержания фе-нольных соединений.

В табл. 2 представлен катионный и анионный состав спиртованных морсов.

Проведенные исследования показали, что спиртованные морсы значительно различаются по макро-и микроэлементному составу: из катионов в наибольшем количестве присутствует калий (294-652 мг/дм3), аммоний (0,1-82,4 мг/ дм3), в значительно меньшей степени - магний (34,3-66,1 мг / дм3), кальций (25,4-40,9 мг /дм3), натрий (0,14,0 мг/дм3). Наибольшее количество аммония в контрольном образце вишневого спиртованного морса, в остальных морсах он содержится в незначительном количестве.

Массовая концентрация железа не превышает 2 мг /дм3, в максимальном количестве содержится в черносмородиновом спиртованном морсе;

из анионов преобладают сульфаты (1,6-1718 мг / дм3) и фосфаты (35,1-393 мг/дм3), массовая концентрация хлоридов значительно ниже (0,1-35,0 мг/дм3).

После ферментативной обработки в спиртованных морсов снижалось содержание аммония и железа -во всех образцах (железа, в большей степени в черносмородиновом (56, 8 %) и брусничном (40 %) спиртованных морсах) и калия в вишневом (7,5 %) и клюквенном спиртованном морсе (4,2 %); сульфатов - во всех образцах, в большей степени в брусничном (7,6 %) и клюквенном (5,2 %) спиртованных морсах.

Снижение массовой концентрации катионов и анионов может способствовать повышению стабильности готовых изделий в процессе хранения.

Выводы:

1. После ферментативной обработки спиртованных морсов:

- увеличивается содержание общих фенольных веществ, что способствует повышению антиокси-дантной активности, наибольшее возрастание которой отмечено для клюквенного спиртованного морса;

- в значительной степени повышается интенсивность окраски черносмородинового морса, что может быть обусловлено увеличением содержания антоцианов;

- в большинстве образцов снижается массовая концентрация железа и калия и сульфатов.

2. Отмеченные изменения показателей в опытных образцах по сравнению с контролем свидетельствуют об эффективности обработки спиртованных морсов ферментными препаратами.

Исследования проведены за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы Фундаментальных научных исследований государственных академий наук (тема № 0529-2014-0112).

ЛИТЕРАТУРА

1. Колобов, С.В. Товароведение и экспертиза плодов и овощей / С.В. Колобов, О.В. Помбухчиянц - М., 2012 г. -400 с.

2. Шобингер, У. Фруктовые и овощные соки. Научные основы и технологии / У. Шобингер - М., 2004. - 640 с.

3. Чепурной, И.П. Идентификация и фальсификация продовольственных товаров / И.П. Чепурной - М., 2006. -460 с.

4. Иванова, Л.А. Пищевая биотехнология. Переработка растительного сырья / Л.А. Иванова, Л.И. Войно, И.С. Иванова - М.: Колос, 2008. - 472 с.

5. Цапалова, И.Э. Экспертиза дикорастущих плодов и ягод и травянистых растений. Качество и безопасность / И.Э. Цапалова - М.: Инфо-М, 2018. -463 с.

6. Поляков, В.А. Эффективные технологические приемы обработки трудно-осветляемых полуфабрикатов ликеро-водочного производства / В.А. Поляков [и др.] // Пиво и напитки. - 2016. -№ 2. - С. 34-37.

7. Поляков, В.А. Тезисы к Всероссийской научно-практической конференции в Угличе, ГНУ ВНИИМС Россельхозакаде-мии 7-8 сентября 2011 г. / В.А. Поляков [и др.]. - Россельхозакадемия. -С. 184-187.

8. Бурачевский, И.И. Исследование и разработка оптимальных технологических приемов для производства десертного напитка «Калинка» / И.И. Бурачевский, Л.П. Галлямова, Е.В. Воробьева // Производство спирта и лике-роводочных изделий. - 2009. - № 1. -С. 26-28.

9. Полыгалина, Г.В. Технохимический контроль спиртового и ликероводочного производства / Г.В. Полыгалина - М.: Колос, 1999. - с. 334.

10. Под редакцией Гержиковой, В.Г. Методы технохимического контроля в виноделии, 2-ое изд., Симферополь, Таврида, 2009 г. - 304 с.

11. ГОСТ Р 51821-2001 /Водки и водки особые. Метод определения массовой концентрации катионов калия, натрия, аммония, кальция, магния, стронция и анионов фторидов, хлоридов, нитратов, нитритов, фосфатов и сульфатов с применением ионной хроматографии.

12. ГОСТ 30178-96 «Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов».

13. Авакянц, С.П. Игристые вина / С.П. Авакянц - Агропромиздат, 1986. - 272 с.

REFERENCES

1. Kolobov, S.V. Tovarovedenie i ehkspertiza plodov i ovoshchej / S.V. Kolobov, O.V. Pombuhchiyanc. - M., 2012 g. - 400 p.

ENGINEERING AND TEcHNoLoGY

2. Shobinger, U. Fruktovye i ovoshch-nye soki. Nauchnye osnovy i tekhnologii / U. SHobinger. - M., 2004. - 640 s.

3. Chepurnoj, I.P. Identifikaciya i fal'sifikaciya prodovol'stvennyh tovarov / I.P. CHepurnoj. - M., 2006. - 460 p.

4. Ivanova, L.A. Pishchevaya biotekh-nologiya. Pererabotka rastitel'nogo syr'ya / L.A. Ivanova, L.I. Vojno, I.S. Ivanova. -M.: Kolos, 2008. - 472 p.

5. Capalova, I.EH. EHkspertiza dikoras-tushchih plodov i yagod i travyanistyh rastenij. Kachestvo i bezopasnost' / I.EH. Capalova. - M.: Info-M., 2018. - 463 p.

6. Polyakov, V.A. EHffektivnye tekhno-logicheskie priemy obrabotki trudnoosvet-lyaemyh polufabrikatov likerovodochnogo

proizvodstva / V.A. Polyakov [i dr.] // Pivo i napitki. - 2016. - № 2. - P. 34-37.

7. Polyakov, V.A. Tezisy k Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii v Ugli-che, GNU VNIIMS Rossel'hozakademii 7-8 sentyabrya 2011 g. / V.A. Polyakov [i dr.]. -Rossel'hozakademiya. - P. 184-187.

8. Burachevskij, I.I. Issledovanie i razrabotka optimal'nyh tekhnologicheskih priemov dlya proizvodstva desertnogo napitka «Kalinka» / I.I. Burachevskij, L.P. Gallyamova, E.V. Vorob'eva // Proizvod-stvo spirta i likerovodochnyh izdelij. -2009. - № 1. - P. 26-28.

9. Polygalina, G.V. Tekhnohimicheskij kont-rol' spirtovogo i likerovodochnogo proizvodstva / G.V. Polygalina. - M.:Kolos, 1999. - p. 334.

10. Pod redakciej Gerzhikovoj, V.G. Metody tekhnohimicheskogo kontrolya v vinodelii, 2-oe izd., Simferopol', Tavrida, 2009 g. - 304 p.

11. GOST R 51821-2001 /Vodki i vodki osobye. Metod opredeleniya massovoj koncentracii kationov kaliya, natriya, am-moniya, kal'ciya, magniya, stronciya i an-ionov ftoridov, hloridov, nitratov, nitritov, fosfatov i sul'fatov s primeneniem ionnoj hromatografii.

12. GOST 30178-96 «Syr'e i produkty pishchevye. Atomno-absorbcionnyj metod opredeleniya toksichnyh ehlementov».

13. Avakyanc, S.P. Igristye vina / S.P. Avakyanc. - Agropromizdat, 1986. -272 p.

Исследование влияния ферментативной обработки на показатели качества спиртованных морсов из плодово-ягодного сырья

Ключевые слова

антиоксидантная активность; антоцианы; катионный и анионный состав; общие фенольные вещества; оптическая плотность; спиртованный морс; ферментативная обработка; ферментный препарат; физико-химические показатели

Реферат

Ферментативный способ обработки сырья имеет ряд преимуществ перед другими способами, так как продукты ферментативного расщепления, находящиеся в полуфабрикатах и напитках, обогащают их состав и дают возможность получить полуфабрикаты высокого качества. В работе проведено исследование процесса обработки плодово-ягодного сырья ферментными препаратами «Фруктоцим П6 Л» и «Брюзайм BGX» и антиоксидантом «Диги-дрокверцетин» для получения брусничного, вишневого, клюквенного и черносмородинового спиртованных морсов. Показано, что содержание общих фенольных веществ после ферментативной обработки увеличилось для всех обработанных спиртованных морсов: в большей степени для черносмородинового и клюквенного, в меньшей степени - для брусничного и вишневого. Увеличение оптической плотности при длине волны ^=280 нм для всех опытных образцов подтверждает возрастание в них содержания фенольных соединений. Более интенсивное извлечение общих фенольных веществ способствует повышению антиоксидантной активности, наибольшее возрастание которой отмечено для клюквенного спиртованного морса. Цветность спиртованных морсов и контрольных, и опытных образцов обусловлена антоцианами, имеющими максимум поглощения при 520 нм и продуктами полимеризации дубильных веществ, имеющих максимум поглощения при 420 нм. После обработки ферментами наибольшее увеличение интенсивности окраски отмечено для черносмородинового спиртованного морса. Исследование катионного и анионного состава показало, что после ферментативной обработки в спиртованных морсов снижалось содержание аммония и железа -во всех образцах (железа, в большей степени в черносмородиновом и брусничном спиртованных морсах) и калия в вишневом и клюквенном спиртованном морсе; сульфатов - во всех образцах, в большей степени в брусничном и клюквенном спиртованных морсах. Снижение массовой концентрации макроэлементов и микроэлементов может способствовать повышению стабильности готовых изделий в процессе хранения, что свидетельствует об эффективности обработки спиртованных морсов исследуемыми ферментными препаратами.

Авторы

Абрамова Ирина Михайловна, д-р техн. наук, Головачева Наталья Евгеньевна, канд. техн. наук, Морозова Светлана Семеновна, канд. хим. наук, Воробьева Елена Викторовна, канд. биол. наук, Галлямова Любовь Павловна, Шубина Наталья Александровна

Всероссийский научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи,

111033, Москва, ул. Самокатная, д. 4 Б, i-abramova@mail.ru

Investigation of the effect of enzymatic treatment on the quality indicators of spirituous drink from fruit and berry raw materials

Key words

anthocyanins; antioxidant activity; cationic and anionic composition; enzyme preparation; enzymatic treatment; optical density; physicochemical parameters; spirituous fruit drink; total phenolic substances

Abstracts

The enzymatic method of processing raw materials has a number of advantages over other methods, since the products of enzymatic splitting are in semi-finished products and beverages, enrich their composition and make it possible to obtain high-quality semi-finished products. In the work the study of the process of processing fruit and berry raw materials with ferment preparations «Fructozim P6L» and «Bruzheim BGX» and with the antioxidant «Dihydroquercetin» for obtaining cranberry, cherry, cranberry and blackcurrant spirituous drinks. It is shown that the content of total phenolic substances after enzymatic treatment has increased for all treated spirituous fruit drinks: mostly for black currant and cranberry, to a lesser extent for cowberry and cherry. An increase in the optical density at a wavelength of =280 nm for all test samples confirms the increase in their content of phenolic compounds. More intensive extraction of total phenolic substances contributes to the increase in antioxidant activity, the greatest increase of which is noted for cranberry spirituous drinks. The color of the spirituous fruit drinks and control and test samples is due to anthocyanins having a maximum absorption at 520 nm and polymerization products of tannins having a maximum absorption at 420 nm. After treatment with enzymes, the greatest increase in the intensity of the color is noted for blackcurrant spirituous drinks. A study of the cationic and anionic composition showed that, after enzymatic treatment, the content of cations decreased (mostly iron in blackcurrant and branched alcohols and potassium in cherry spirituous drinks) and anions (sulphates and phosphates in cherry and blackcurrant in cherry and cranberry spirituous fruit drinks and phosphates in cherry and blackcurrant spirits. The decrease in the mass concentration of macronutrients can contribute to the stability of finished products during storage, which indicates the effectiveness of the processing of spirituous fruit drinks by the enzyme preparations under study.

Authors

Abramova Irina Mihajlovna, Doctor of Technical Sciences, Golovacheva Natal'ya Evgen'evna, Candidate of Technical Sciences, Morozova Svetlana Semenovna, Candidate of Chemical Sciences, Vorob'eva Elena Viktorovna, Candidate of Biological Sciences, Gallyamova Lyubov' Pavlovna, Shubina Natal'ya Aleksandrovna

All-Russian Scientific Research Institute of Food Biotechnology branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety, 4 B, Samokatnaya str., Moscow, 111033, i-abramova@mail.ru