СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА, ОБЛАДАЮЩЕГО БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ
METHOD FOR PREPARATION OF A DRINK WITH BIOLOGICAL ACTIVITY

Изобретение относится к области биотехнологии, микробиологической, пищевой и перерабатывающей промышленности и может быть использовано для получения безалкогольных напитков, обладающих биологической активностью.
Известен способ приготовления напитков на основе молока с применением нескольких заквасок симбиотического консорциума, выращенного на чае и экстракте топинамбура ( R.V.,  S.D.,  Е.S.,  М.S.,  М.D.,  М.D. & Kolarov L. Milk-based beverages obtained by Kombucha application. - Food Chemistry, 112(1), 178-184- 2009. doi: 10.1016/j.foodchem.2008.05.055).
Недостатком способа является высокая стоимость и сложность приготовления исходных продуктов (различные температурные режимы и длительная подготовка молочной основы с добавлением других микроорганизмов).
Известен способ производства напитка и культуральной жидкости для его производства на основе выращивания биомассы (зооглеи) чайного гриба в настое чая с сахаросодержащим продуктом (патент RU №2153816 С1, опубл. 10.08.2000). Недостатком данного способа является длительный срок получения напитка с максимальной биологической активностью.
Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является способ получения напитка, обладающего биологической активностью, включающий сбраживание сахаросодержащей жидкости в присутствии культуры чайного гриба, причем предварительно сбраживают сахаросодержащую жидкость с помощью иной дрожжевой культуры. Напиток желательно осветлять при температуре не выше 15°С. Используют сахаросодержащую жидкость, полученную путем смешивания воды с сахаром, или с вареньем, или с медом.
Используют также сахаросодержащую жидкость, в которую добавлен фруктовый сок. (Патент RU№2337592 С2, опубл. 10.11.2008).
Недостатком способа является то, что стимулирующий эффект увеличения биомассы дрожжей достигается лишь при сочетании с указанными компонентами, что делает способ весьма дорогим и экономически малоэффективным. При этом прирост биомассы составляет всего 5-15%, что является явно недостаточным, поскольку между биомассой и конечным продуктом, продуцируемым микробом-продуцентом, существует прямая корреляционная связь, т.к. чем больше биомасса, тем больше продуцируемый конечный продукт. Кроме того, способ предполагает использование в качестве стимулятора роста водорастворимых олигосахаридов хитина (хитозана), получение которого является технологически сложным, трудоемким и дорогостоящим.
Известно, что дрожжи Zygosaccharomyces kombuchaensis sp.обладают наиболее значимыми характеристиками для использования в пищевой промышленности и производстве напитков: значительная устойчивость к кислотам, высокая устойчивость к повышенному осмотическому давлению, вызванному высокими концентрациями сахара и способностью активно сбраживать сахара, особенно фруктозу (Dea'k Т. Handbook of food spoilage yeasts, 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press, Taylor and Francis Group 325 pp-2008.; Zinjarde S. Food-related applications of Yarrowia lipolytica. Food Chemistry, 152.- 1-10.-2014.)
Дрожжи Zygosaccharomyces проявляют фруктофильное поведение, потребляя фруктозу быстрее, чем глюкозу, когда в среде присутствуют оба источника углерода. Скорость роста дрожжей значительно ускоряется в пищевых продуктах, таких как выжимки из плодово-ягодного сырья, содержащих более 1% фруктозы, поэтому выделение этанола происходит с большей скоростью с более высоким выходом в присутствии фруктозы (Fleet G.H. Yeast spoilage of foods and beverages. In: Kurtzman C, Fell J, and Boekhout T (eds.) The yeasts: a taxonomic study. Burlington: Elsevier Science, 2011.).
Еще одной важной характеристикой является их высокая толерантность к этанолу. Дрожжи Zygosaccharomyces kombuchaensis sp.играют ключевую роль в сбраживании субстрата и производстве этанола, который бактерии Glucocacetobacter превращают в уксусную кислоту (Zuehlke J.M., Petrova В., and Edwards C.G. Advances in the control of wine spoilage by Zygosaccharomyces and Dekkera/Brettanomyces. Annual Review of Food Science and Technology, 4. - 57-78. - 2013.).
Клетки бактерий Gluconacetobacter xylinus производят уксусную и глюконовую кислоты, бактериальную целлюлозу, которая участвует в образовании биопленок, химически идентичных растительной целлюлозе. Процесс включает синтез уридиндифосфат-глюкозы (UDPGlc), который является предшественником целлюлозы, так что каждая клетка Gluconacetobacter xylinus может полимеризовать до 200000 остатков глюкозы в секунду в цепях (3-1,4-глюкана. Преимущество этой формы производства целлюлозы заключается в том, что бактерии могут производить целлюлозу из различных источников углерода, включая глюкозу, этанол, сахарозу и глицерин (Yamada Y., Yukphan P., Vu H. Т. L., Muramatsu Y., Ochaikul D. & Nakagawa Y. Subdivision of the genus Gluconacetobacter Yamada, Hoshino and Ishikawa 1998: the proposal of Komagatabacter gen. nov., for strains accommodated to the Gluconacetobacter xylinus group in the a-Proteobacteria. Annals of Microbiology, 62(2). - 849-859. - 2011. doi:10.1007/s13213-011-0288-4).
Органические остатки, используемые в процессе ферментации, вызывают снижение рН субстрата, что приводит к нехватке кислорода из-за повышения кислотности. Таким образом, подавляется возможный рост патогенных бактерий, что гарантирует безопасность продукта.
Многие исследования указывают на то, что можно разнообразить приготовление напитков, используя необычные субстраты, такие как виноградный сок, молоко, кокосовую воду и различные выжимки, которые можно ферментировать с помощью симбиотического консорциума бактерий и дрожжей, что способствует производству инновационных функциональных напитков. Потенциал биотехнологической переработки плодово-ягодного сырья, в том числе для экологически чистого и недорогого производства бактериальной целлюлозы достаточно высок.
Использование фруктово-ягодных выжимок, в частности виноградных выжимок, в качестве питания для симбиотического консорциума с целью получения напитка позволяет дополнить органолептические показатели и улучшить вкусовые свойства получаемого напитка за счет содержания в выжимках целого ряда биологически активных компонентов, микроэлементов, естественных Сахаров, остатков целлюлозы, пектиновых и полифенольных веществ.
Виноградные выжимки, используемые как сырье для приготовления обогащенного напитка путем сбраживания консорциумом бактерий и дрожжей, позволяют получить в конечном продукте полезные для человека метаболиты (уксусная, щавелевая, янтарная кислоты) и моносахариды.
Преимуществом процессов ферментации является то, что при их проведении повышается ценность неиспользуемых растительных отходов; безопасность процессов, поскольку они являются естественными и не предусматривают применение биологически опасных загрязнителей; а так же экономичность процессов.
Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является создание способа получения оригинального напитка, обладающего биологической активностью, улучшение вкусовых качеств готового продукта, сокращение технологического процесса за счет ускорения роста и увеличения биомассы микроорганизмов-продуцентов и снижение затрат на получение конечного продукта путем использования отходов фруктово-ягодной и винодельческой промышленности - выжимок.
Техническим результатом заявляемого изобретения является создание напитка, обладающего биологической активностью и гармоничным мягким вкусом с длительным ярким виноградным послевкусием.
Технический результат достигается тем, что в способе получения напитка, обладающего биологической активностью, путем сбраживания сахаросодержащей жидкости, в качестве сахаросодержащей жидкости используют экстракт виноградных выжимок, полученный кипячением смеси виноградных выжимок и дистиллированной воды в соотношении 1:6 на водяной бане при температуре 60-65°С в течение 120-125 минут с последующей фильтрацией до исчезновения примесей осадка и охлаждением до температуры 22-25°С, в полученный экстракт добавляют 5-6% глюкозы и 5-6% фруктозы и доводят кислотность готового экстракта до 6,0-7,0 с помощью 0,1М НСl и 0,1М NaOH, далее вносят культуры дрожжей Zygosaccharomyces kombuchaensis и бактерий Gluconacetobacter xylinus в соотношении 1:1 и сбраживают при температуре 25-30°С в течение 24-48 ч до достижения рН 3,0-3,5.
Заявляемое изобретение поясняется следующими примерами.
Пример 1.
Для приготовления экстракта из виноградных выжимок 1000 г сухих виноградных выжимок добавляют в 6000 мл воды и кипятят на водяной бане при температуре 60°С в течение 120 минут. Получившийся экстракт фильтруют от выжимок и остужают до температуры 22°С. В отфильтрованный и остуженный экстракт добавляют 5% глюкозы и 5% фруктозы и доводят кислотность до 6,0 с помощью 0,1М НСl и 0,1М NaOH. В полученную сахаросодержащую жидкость вносят культуры дрожжей Zygosaccharomyces kombuchaensis и бактерий Gluconacetobacter xylinus в соотношении 1:1 и сбраживают до достижения рН 3,5 при температуре 25°С в течение 48 часов. Внесенные микроорганизмы на поверхности напитка образуют биопленку, которую удаляют стерильными щипцами. При этом допускается небольшое образование осадка на дне. Полученный напиток имеет гармоничный мягкий вкус при отсутствии привкуса дрожжей и «сухости» и длительное приятное виноградное послевкусие.
Пример 2.
Для приготовления экстракта из виноградных выжимок 1000 г сухих виноградных выжимок добавляют в 6000 мл воды и кипятят на водяной бане при температуре 63°С в течение 125 минут. Получившийся экстракт фильтруют от выжимок и остужают до температуры 25°С. В отфильтрованный и остуженный экстракт добавляют 5% глюкозы и 5% фруктозы и доводят кислотность до 6,0 с помощью 0,1М НСl и 0,1М NaOH. В полученную сахаросодержащую жидкость вносят культуры дрожжей Zygosaccharomyces kombuchaensis и бактерий Gluconacetobacter xylinus в соотношении 1:1 и сбраживают до достижения рН 3,2 при температуре 28°С в течение 34 часов. Внесенные микроорганизмы на поверхности напитка образуют биопленку, которую удаляют стерильными щипцами. При этом допускается небольшое образование осадка на дне. Полученный напиток имеет гармоничный и мягкий вкус, отсутствует привкус дрожжей и «танинность», имеется длительное яркое виноградное послевкусие.
Пример 3.
Для приготовления экстракта из виноградных выжимок 1000 г сухих виноградных выжимок добавляют в 6000 мл воды и кипятят на водяной бане при температуре 65°С в течение 125 минут. Получившийся экстракт фильтруют от выжимок и остужают до температуры 25°С. В отфильтрованный и остуженный экстракт добавляют 6% глюкозы и 6% фруктозы и доводят кислотность до 6,5 с помощью 0,1М НСl и 0,1М NaOH. В полученную сахаросодержащую жидкость вносят культуры дрожжей Zygosaccharomyces kombuchaensis и бактерий Gluconacetobacter xylinus в соотношении 1:1 и сбраживают до достижения рН 3,0 при температуре 30°С в течение 24 часов. Внесенные микроорганизмы на поверхности напитка образуют биопленку, которую удаляют стерильными щипцами. При этом допускается небольшое образование осадка на дне. Полученный напиток имеет гармоничный и мягкий вкус, слабый приятный кислый оттенок, отсутствует привкус дрожжей и «танинность», имеется длительное яркое виноградное послевкусие.
Предлагаемое изобретение по сравнению с известным техническим решением имеет следующие преимущества:
- ускорение созревания конечного продукта и ускорение накопления биомассы микроорганизмов-продуцентов способствуют сокращению технологического процесса;
- использование дешевого отработанного продукта производства соковой и винодельческой продукции в качестве источника питания для микроорганизмов и дополнительного содержания витаминов и микроэлементов в готовом напитке приводит к снижению затрат на получение конечного продукта;
- улучшение вкусовых качеств получаемого продукта за счет использования виноградного экстракта в качестве сахаросодержащей жидкости;
- невысокая стоимость, экологическая чистота и более высокая биологическая полноценность пищевого продукта.