from 01.01.2018 until now
The purpose of research is to study the composition of organic acids and volatile impurities in apple wine. As an object of study, we used apple wines obtained by fermentation of fresh squeezed and clarified juice from the fruits of a small-fruited apple tree of the Krasnaya grozd' variety. The resulting apple must was fermented using a pine nut shell nozzle (sample 2). As a control sample (sample 1), wine material obtained by fermentation of the same apple must without the use of a nozzle was used. The paper presents experimental data on changes in the content of organic acids and volatile components of wine during fermentation using pine nut shell packing. A decrease in the duration of the fermentation process by 96 hours is shown. In the studied samples of apple wines, methanol, acetaldehyde, esters (ethyl acetate, methyl acetate) and higher alcohols (propanol-1, butanol-1, isobutanol and isoamyl alcohol) were identified by gas chromatography, the concentrations of which do not exceed the normalized values. In apple wine obtained using a nozzle, there is a decrease in the total content of esters from 49.5 to 47.0 mg/dm3 and higher alcohols from 368.4 to 270.1 mg/dm3. Among higher alcohols, the maximum content of isoamyl alcohol is (179.6 mg/dm3) and the minimum amount of propanol-1is (44.6 mg/dm3). A change in the content of such organic acids as citric, tartaric, malic, succinic and lactic acids was noted. During the fermentation of the must using a nozzle in the finished wine, an increase in the concentration of biologically active succinic acid by 13.7% was found. The results of the study allow us to recommend the use of pine nut shell packing in the production of low-oxidized white wines.
apple juice, must, sorbent, pine nuts, organic acids, volatile components of wines.
Введение. При получении яблочных малоокисленных высококачественных вин наиболее ответственным технологическим процессом является процесс брожения сусла. Благодаря жизнедеятельности дрожжей формируются ароматические и вкусовые достоинства вина. В процессе спиртового брожения из глюкозы идет накопление главного продукта этилового спирта [1–4]. Химически он достаточно устойчив, но может окисляться под действием уксуснокислых бактерий и пленчатых дрожжей. При выдержке вин его концентрация снижается вследствие технологических потерь, а также при участии в реакциях окисления и этерификации [3–5]. В процессе получения вина в результате гидролиза метоксильных групп пектиновых веществ идет образование метанола. В больших дозах он токсичен, но в концентрациях, встречающихся в винах (до 0,35 г/дм3), не оказывает влияния на здоровье человека. Гораздо большую проблему представляют сивушные спирты. Значительно ухудшают вкус и аромат вин. Обладают сильным опьяняющим действием. В белых винах концентрация колеблется в пределах 0,15–0,4 г/дм3, более высокое содержание не желательно [4–5]. На образование вторичных продуктов, кроме исходного состава сусла и температуры брожения, могут оказывать влияние и другие технологические параметры. Например, известен способ сбраживания сусла в аппаратах с насадкой в условиях сверхвысокой концентрации дрожжей. В итоге виноматериалы лучше сохраняют сортовой аромат, в них выше содержание остаточного экстракта, увеличивается коэффициент выхода спирта. В качестве насадки используют разные материалы, такие как пластиковые кольца Рашига [6] (производятся из полимеров, устойчивых к различным температурам и агрессивным средам, разрешенных к применению в пищевой промышленности), древесные стружки [7, 8] и некоторые другие материалы [9]. В эксперименте применили специально подготовленную скорлупу кедрового ореха [10].
Цель исследования – изучение изменения состава органических кислот и летучих компонентов яблочного вина при брожении сока с использованием насадки из скорлупы кедрового ореха.
Задачи: оценить влияние насадок из скорлупы кедрового ореха на динамику изменения концентрации целевых компонентов (этанола и сахаров) бродящего сусла; изучить состав органических кислот сусла и готовых яблочных вин; оценить изменение содержания летучих компонентов вина, полученного при брожении с использованием насадки из скорлупы кедрового ореха.
Объекты и методы. Объектом исследования служили виноматериалы, которые получали сбраживанием свежего выжатого сока из мелкоплодных яблок сорта Красная гроздь. Яблочное сусло перед постановкой на брожение подвергали корректировке кондиций по сахару до 20 %. Массовая концентрация титруемых кислот в сусле составила 8,1 г/дм3. Брожение сусла осуществляли на чистой культуре винных дрожжей расы Salvio Champagne французского производства. Перед внесением в сусло проводили процесс восстановления гидратной оболочки сухих дрожжевых клеток. Затем, бродильную смесь подавали в емкость с насадкой в несколько приемов с целью достижения требуемой концентрации дрожжей. Температурный режим брожения сусла поддерживали на уровне 18–20 °С [11].
Подготовку насадки из скорлупы кедрового ореха осуществляли согласно схеме [10], включающей следующие стадии обработки: сортировку, пропитку водой, замораживание и щелочной гидролиз, который проводили путем многократного кипячения в растворе гидрокарбоната натрия.
Определение физико-химических показателей проводили по стандартным методикам [12]: массовую долю редуцирующих сахаров – фотоколориметрическим методом по ГОСТ 8756.13-87 [13]; массовую концентрацию титруемых кислот – потенциометрическим методом титрования по ГОСТ ISO 750-2013 [14]; летучие компоненты вина определяли в дистилляте газохроматографическим методом определения по ГОСТ 32039-2013 [15]; массовую концентрацию органических кислот определяли методом ВЭЖХ [16] с помощью спектрофотометрического детектора в ультрафиолетовой области спектра при длине волны 210 нм. Относительная погрешность метода составляет d ≤ 10 % при доверительной вероятности Р = 0,95.
Результаты и их обсуждение. В ходе эксперимента отслеживали изменение окислительно-восстановительного потенциала, накопление этилового спирта и снижение концентрации сбраживаемых сахаров в бродящем сусле (рис.).
|
|
|
|
а |
б |
|
Динамика изменения содержания компонентов бродящего сусла: а – концентрации сахаров; б – объемной доли этанола |
|
Из представленных диаграмм видно, что снижение концентрации сбраживаемых сахаров в сусле и накопление этанола в образце № 2 (при брожении на насадке из скорлупы кедрового ореха) протекало активнее, чем в образце №1 (контрольном). На поверхности насадки-сорбента создаются более благоприятные условия для активизации жизнедеятельности дрожжевых клеток вследствие увеличения поверхности контакта иммобилизованных клеток с субстратом и беспрепятственного протекания процесса массопередачи. В результате концентрации питательных веществ (продуктов автолиза дрожжей) на поверхности насадки, а также сорбции биологически активных веществ (ферментов, витаминов, аминокислот и других стимуляторов роста,микроорганизмов) наблюдалось сокращение продолжительности брожения до 12 суток (на 96 часов быстрее, чем в контроле).
Активная кислотность (рН) колебалась от 3,0 до 3,8 ед. Окислительно-восстановительный потенциал (Еh) сусла (345 мВ) после постановки на брожение с применением насадки резко снижался до 150 мВ (на 1-й день), а в конце брожения составил 160 мВ. В контрольном образце наблюдалось снижение до 175 мВ (на 3-й день), по окончании процесса брожения увеличение до 220 мВ. Очевидно, снижение величины Еh связано с уменьшением активности окислительных ферментов, что благотворно влияет на сохранение ароматобразующих и красящих соединений готового вина.
Физико-химические показатели полученных вин представлены в таблице 1.
Таблица 1
Физико-химические показатели готовых вин
|
Показатель |
Норма по ГОСТ 33806-2016 [17] (для сухих вин) |
Образец №1(контроль) |
Образец №2(брожение на насадке) |
|
Объемная доля этилового спирта, % |
6,0–15,0 |
11,8 |
11,9 |
|
Массовая концентрация сахаров, в пересчете на инвертный, г/дм3 |
не более 4,0 |
0,5 |
0,5 |
|
Массовая концентрация титруемых кислот, в пересчете на яблочную, г/дм3 |
не менее 4,0 |
7,9 |
7,5 |
|
Массовая концентрация летучих кислот, в пересчете на уксусную, г/дм3 |
не более 1,2 |
0,4 |
0,2 |
Примечание: Расхождение между значениями показателей (средние данные трех параллельных измерений) не превышало 7 %.
Объемная доля этилового спирта в образцах вин составила 11,8 и 11,9 %, при концентрации остаточного сахара 0,5 г/100 см3. По мере накопления этанола наблюдали незначительное понижение массовой концентрации титруемых кислот (с 8,1 до 7,5 г/дм3), очевидно, связанное с изменением их состава (табл. 2).
Таблица 2
Массовые концентрации органических кислот сусла и вин, г/дм2
|
Показатель |
Сок |
Образец №1 |
Образец №2 |
|
Массовая концентрация лимонной кислоты |
0,96 |
1,49 |
0,94 |
|
Массовая концентрация винной кислоты |
0,00 |
0,02 |
0,04 |
|
Массовая концентрация яблочной кислоты |
9,63 |
7,79 |
6,31 |
|
Массовая концентрация янтарной кислоты |
0,18 |
1,19 |
1,38 |
|
Массовая концентрация молочной кислоты |
0,86 |
1,61 |
1,66 |
Примечание: Расхождение между значениями показателей (средние данные двух параллельных измерений) не превышало 5 %.
При брожении на насадках содержание лимонной кислоты на 36,3 % ниже, чем в контрольном, причиной может быть использование молочнокислых бактерий в качестве источника углерода или сорбция на насадке, что требует дополнительных исследований. Концентрация янтарной кислоты на 13,8 % выше. Известно, что янтарная кислота – это вторичный продукт спиртового брожения, имеет солоноватый вкус, является биологически активной [5], в организме человека при стрессе нормализует обмен веществ. Таким образом повышает физиологическую ценность виноматериала. Молочная кислота образуется при спиртовом и яблочно-молочном брожении. Увеличение ее содержания на 3 % в образце, бродившем на насадке, свидетельствует о более благоприятных условиях для прохождения яблочно-молочного брожения. Молочная кислота по отношению к яблочной имеет более мягкий вкус, соответственно органолептическая оценка виноматериала возрастает. Из полученных данных видно, что винная кислота в соке отсутствует, в контроле ее концентрация в 2 раза ниже, одной из причин может быть активность молочнокислых бактерий. Концентрация летучих кислот в образцах не превышала 0,4 г/дм3.
Качественный и количественный состав летучих компонентов в образцах вин приведен в таблице 3.
Таблица 3
Состав летучих компонентов в образцах яблочных вин
|
Компонент |
Массовая концентрация, мг/дм3 |
|
|
Образец №1 |
Образец №2 |
|
|
Метанол |
0,02 |
0,02 |
|
Ацетальдегид |
20,00 |
20,10 |
|
Высшие спирты: |
368,40 |
270,10 |
|
пропанол-1 |
14,70 |
44,60 |
|
пропанол-2 |
Не обнаружено |
Не обнаружено |
|
бутанол-1 |
4,10 |
0,70 |
|
изобутанол |
95,60 |
45,20 |
|
изоамиловый |
254,00 |
179,60 |
|
Эфиры: |
49,50 |
47,00 |
|
этилацетат |
48,70 |
44,50 |
|
метилацетат |
0,80 |
2,50 |
Из представленных в таблице 3 данных видно, что применение насадки из скорлупы кедрового ореха в процессе брожения сусла не оказывает значительного влияния на концентрацию метанола и ацетальдегида в готовом вине. При брожении на насадке уменьшается содержание эфиров с 49,5 до 47,0 мг/дм3 и высших спиртов с 368,4 до 270,1 мг/дм3, концентрация которых не должна превышать рекомендованную норму (400 мг/дм3). Среди высших спиртов в большем количестве обнаружен изоамиловый спирт, а в меньшем – пропанол-1. Источником образования высших спиртов в винах являются аминокислоты и сахара. Поэтому меньшее содержание высших спиртов в образце, полученном с применением насадки, можно объяснить сокращением продолжительности брожения и соответственно контакта с дрожжевыми клетками, являющимися дополнительным источником аминокислот [3–5].
Готовые яблочные вина по нормируемым показателям соответствовали требованиям ГОСТ 33806-2016. «Вина фруктовые столовые и виноматериалы фруктовые столовые. Общие технические условия» [17].
Заключение. Полученные результаты исследования показали, что продолжительность процесса брожения виноматериала с использованием насадки из скорлупы кедрового ореха сократилась на 96 часов относительно контрольного образца. В готовом продукте наблюдали уменьшение накопления высших спиртов (на 98,3 мг/дм3), которые при высокой концентрации придают вину неприятный сивушный тон. Отметили снижение концентрации эфиров на 5 % и увеличение концентрации биологически активной янтарной кислоты на 16 % по сравнению с контролем.
Таким образом, результаты проведенного исследования позволяют рекомендовать применение насадки из скорлупы кедрового ореха в производстве малоокисленных яблочных вин.
1. Izmenenie soderzhaniya nekotoryh veschestv pri brozhenii yablochnyh sokov / A.S. Vecher [i dr.]. // Vinodelie i vinogradarstvo SSSR. 1974. № 4. S. 26–28.
2. Oganesyanc L. A., Panasyuk A.L., Reytblat B.B. Teoriya i praktika plodovogo vinodeliya. M.: PKG «Razvitie», 2011. 396 s.
3. Himiya vina: uchebnik / E.P. Shol'c-Kulikov [i dr.]. Rostov n/D.: Izd. centr DGTU, 2016. 359 s.
4. Yurchenko A.M. Biohimiya yablochnogo vinodeliya. Minsk: Nauka i tehnika, 1983. 167 s.
5. Gusakova G.S., Evstaf'ev S.N. Komponentnyy sostav plodovyh spirtov iz ussuriyskoy grushi // Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. 2010. № 6 (46). S. 188–191.
6. Tihonova A.N., Ageeva N.M., Biryukov A.P. Sposoby intensifikacii alkogol'nogo brozheniya // Innovacionnye tehnologii v proizvodstve produktov vinogradovinodel'cheskoy otrasli i drugih alkogol'nyh napitkov: sb. mat-lov I Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., Krasnodar: Izd-vo KubGTU, 2015. S. 111–113.
7. Issledovanie biohimicheskogo sostava plodov yabloni Yuzhnogo Pribaykal'ya i produktov vinodeliya, sbrozhennyh na drevesnoy schepe / G.S. Gusakova [i dr.] // Izvestiya vuzov. Prikladnaya himiya i biotehnologiya. 2019. T. 9. № 4. S. 722–736. DOI: 10.21285/ 2227-2925-2019-9-4-722-736.
8. Pat. 2648165 Ros. Federaciya. № 2017133204. Sposob proizvodstva yablochnogo stolovogo vina; zayavl. 22.09.2017; opubl. 22.03.2018, Byul. № 9. 14 s.
9. Pat. 2539753 Ros. Federaciya. № 2013146735/10. Sposob proizvodstva vinomateriala. Zayavl. 18.10.2013; opubl. 27.01.2015, Byul. № 3. 7 s.
10. Pat. 2783427 Ros. Federaciya. № 2021124193. Sposob proizvodstva belogo yablochnogo vina. Zayavl. 16.08.2021; opubl. 14.11.2022, Byul. № 32. 9 s.
11. Suprun N.P., Utkina T.A., Gusakova G.S. Sostav letuchih komponentov yablochnyh vin // Aktual'nye voprosy razvitiya sovremennoy nauki i tehnologiy. Petrazavodsk, 2022. S. 158–162.
12. Anikina N.S. Metodologiya identifikacii podlinnosti vin. Simferopol': Daypi. 2017. S. 152.
13. GOST 8756.13-87. Produkty pererabotki plodov i ovoschey. Metody opredeleniya saharov. M.: Standartinform, 2010. 11 s.
14. GOST ISO 750-2013. Produkty pererabotki fruktov i ovoschey. Opredelenie titruemoy kislotnosti. M.:Standartinform, 2018. 5 s.
15. GOST 32039-2013. Vodka i spirt etilovyy iz pischevogo syr'ya. Gazohromatograficheskiy metod opredeleniya podlinnosti. M.: Standartinform, 2014. 14 s.
16. STO 01580301.001-2016. Soki, suslo, vina vinogradnye i plodovye, napitki slaboalkogol'nye. Opredelenie massovoy koncentracii organicheskih kislot metodom vysokoeffektivnoy zhidkostnoy hromatografii. Yalta, 2016.
17. GOST 33806-2016. Vina fruktovye stolovye i vinomaterialy fruktovye stolovye. Obschie tehnicheskie usloviya. M.: Standartinform, 2019. 7 s.
