Влияние метода осахаривания ячменного сусла на показатели процесса его сбраживания и качество зрелой бражки

УДК 663.5

Влияние метода осахаривания ячменного сусла на показатели процесса его сбраживания и качество зрелой бражки

Устинова А. С., Меледина Т.В., Баракова Н. В., Начетова М.А., Гомес С. .

Аннотация
В рамках исследования поставлен лабораторный эксперимент оценки влияния метода осахаривания сусла на кинетику брожения и качество зрелой бражки. Протестированы три метода осахаривания: раздельные осахаривание и брожение, одновременное осахаривание и брожение (SSF) с единовременной дозировкой глюкоамилазы в начале брожения и технология SSF с распределенным дозирование глюкоамилазы (50% от общего количества в начале брожения и оставшееся количество – через 12 ч.). Кинетика брожения оценивалась по выделению диоксида углерода. Для полной оценки влияния осахаривания на углеводный состав и стресс, испытываемый дрожжами, были исследованы параметры концентрации глюкозы и мальтозы в сусле, осмоляльности среды в процессе сбраживания и концентрации примесей спирта в зрелой бражке. Максимальная скорость брожения была зафиксирована в образцах с распределенным дозированием глюкоамилазы в условиях SSF. В этих образцах по сравнению с остальными наблюдались минимальные концентрации глюкозы и осмоляльность. В данных образцах также были зафиксированы максимальный выход спирта и минимальная суммарная концентрация летучих примесей спирта. Для сбраживания ячменного сусла с гидромодулем 1:2,5 рекомендуется использовать технологию SSF и распределенное дозирование глюкоамилазы в ходе брожения.

Ключевые слова: дрожжи, брожение, осмоляльность, глюкоза, мальтоза, спирт

Список литературы

Gibreel A., Sandercock J.R., Lan J., Goonewardene L.A., Zijlstra R.T., Curtis J.M. and Bressler D.C. Fermentation of Barley by Using Saccharomyces cerevisiae: Examination of Barley as a Feedstock for Bioethanol Production and Value-Added Products. Appl. Environ. Microbiol., 2009. Vol. 75, No 5, pp. 1363-1372.
Sáncheza Ó.J., Cardonaa C.A. Trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks. Bioresource Technology, 2008. Vol. 99, Issue 13, pp. 5270-5295.
Thomas, K.C., Ghas, A., Rossnagel, B. G., Ingledew, W. M. Production of fuel alcohol from hull-less barley by very high gravity technology. Cereal Chemistry, 1995. Vol. 72(4), pp. 360-364.
Kelsall, D. R. Management of fermentations in production of alcohol: moving toward 23% ethanol / D. R. Kelsall, T. P. Lyons, Alcohol Textbook, 3rd edition. – Nottingham University Press, 1999. pp. 25-38.
Nikolić, S. Simultaneous enzymatic saccharification and fermentation (SSF) in bioethanol production from corn meal by free and immobilized cells of Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus / S. Nikolić, L. Mojović, M. Rakin, J. Pejin, A. Djukic-Vuković, M. Bulatović. Journal of Chemical Science and Technology, 2012. Vol. 1, Iss.1, pp. 21-26.
Thatiparnala, R. Rohani, S., Hill, G. A. Effects of high product and substrate inhibitions on the kinetics and biomass and product yields during ethanol batch fermentation. In: Biotechnology and Bioengineering. 1992. No 40. pp. 289-297.
Ustinnikov, B.A., Trofimova, I.I. Study of conditions of high gravity mash fermentation. Enzymes and ethanol industry, 1977. No 8. P. 32. (in Russian) [Устинников Б.А., Трофимова И.И. Исследования режимов сбраживания высококонцентрированного сусла. // Ферм. и спирт. пром-сть, 1977. № 8. с. 32.]
Ustinova, A.S., Barakova, N.V., Tirskaya, V.S. Intensification methods for high gravity barley mash fermentation process. Nauchnyi zhurnal NIU ITMO. Seriya: Protsessy i apparaty pishchevykh proizvodstv. 2012. No 2. (in Russian) [Устинова А.С., Баракова Н.В., Тирская В.С. Пути интенсификации процесса сбраживания высококонцентрированного ячменного сусла. // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2012. № 2]
Ado, S. A. Bioconversion of cassava starch to ethanol in a simultaneous saccharification and fermentation process by co-cultures of Aspergillus niger and Saccharomyces cerevisiae / S. A. Ado, G. B. Olukotun, J. B. Ameh, A. Yabaya. Science World Journal, 2009. Vol. 4 (no 1), pp. 19-22.
Srichuwong, S., Fujiwara, M., Wang, X. et al. Simultaneous saccharification and fermentation (SSF) of very high gravity (VHG) potato mash for the production of ethanol. Biomass and bioenergy. 2009. Vol. 33, Iss. 5, pp. 890-898.
Hough, J.S., Stevens, R., Young, T.W. Malting and Brewing Science: Hopped Wort and Beer. – Springer Science & Business Media, 1982. pp. 593-594.
Halasz, A., Lasztity, R. Use of Yeast Biomass in Food Production. – CRC Press. 1990. P. 70.
Pirt, S. J. Principles of Microbe and Cell Cultivation. 1975. 275 p.
Meledina, T.V. Scientific substantiation and development of highly efficient technologies for S. cerevisiae yeast, PhD thesis. 2002. (in Russian) [Меледина Т.В. Научное обоснование и разработка высокоэффективных технологий дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Дисс….д.т.н. 2002.]
White, P.A., Kennedy, A.I., Smart, K.A. The osmotic stress response of ale and lager brewing yeast strains. In: Brewing yeast fermentation performance, 2nd edition, edited by Katherine Smart, 2003. pp. 46-60.
Meledina, T.V., Cherepanov S.К. Beer with high portion of dry matter. Beverage industry, 2006. No 6, pp. 24-29. (in Russian) [Меледина Т.В., Черепанов С.К. // Индустрия напитков. 2006. № 6. С. 24-29.]
Ochoa, S. Adaptive control of the Simultaneius Saccharification – Fermentation Process from Starch to Ethanol / S. Ochoa, V. Lyubenova, J.-U. Repke, M. Ignatova, G. Wozny. Computer Aided Chemical Engineering, 2008. Vol. 25, pp. 489-494.
Öhgren, K. A comparison between simultaneous saccharification and fermentation and separate hydrolysis and fermentation using steam-pretreatment corn stover / K. Öhgren, R. Bura, G. Lesnicki, J. Saddler, G. Zacchi. Process Biochemistry, 2007. Vol. 42, pp. 834-839.
Novikova I.V., Korotkih E.A., Agafonov G.V., Jakovleva S.F. Microbiological aspects of technology of drinks on the basis of powdery malt extracts. Vestnik VGUIT. 2014. No 4 (62). p. 135-141. (in Russian)[Новикова И.В., Коротких Е.А., Агафонов Г.В., Яковлева С.Ф. Микробиологические аспекты технологии напитков на основе порошкообразных солодовых экстрактов // Вестник ВГУИТ. 2014. № 4 (62). С. 135-141.]
Sharma, S. C. A possible role of trehalose in osmotolerance and ethanol tolerance in Saccharomyces cerevisiae / S. C. Sharma // FEMS Microbiology Letters, 1997. Vol. 152, pp. 11-15.
Zhu, S. Simultaneous saccharification and fermentation of microwave /alkali pretreated rice straw to ethanol / S. Zhu, Y. Wu, Z. Yu, X. Zhang et al. Biosystems Engineering, 2005. Vol. 92, pp. 229-235.
Fermentation and biochemical engineering handbook. Principles. Process design and equipment. 2nd edition, edited by H. C. Vogel. – New Jersey: Noyes Publications, 1997.
Sudip, R. Optimal control strategies for simultaneous saccharification and fermentation of starch / Sudip Roy, Ravindra D. Gudi, K.V. Venkatesh, Sunil S. Shah. Process Biochemistry, 2001. Vol. 36, issues 8-9, March, pp. 713-722.
Abramova, I.M., Polygalina, G.V. Instructions for technological and microbiological control of alcohol production, 2007. 480 pp. (in Russian) [Абрамова И.М., Полигалина Г.В. Инструкция по технохимическому и микробиологическому контролю спиртового производства. 2007. 480 с.]
Meledina, T.V., Dedegkaev, A.T., Afonin D.V. Quality of beer: flavour stability, colloid stability, degustation. – S.Petersburg. 2011. 220 pp. (in Russian) [Меледина Т.В., Дедегкаев А.Т., Афонин Д.В. Качество пива. Стабильность вкуса и аромата. Коллоидная стойкость. Дегустация. / Монография. – СПб, 2011]
Ingledew, W. M. Alcohol production by Saccharomyces cerevisiae: a yeast primer. In: Alcohol Textbook, 3rd edition, Nottingham University Press, 1999. pp. 49-88.
Pampulha, M.E., Loureiro-Dias, M.C. 1990. Activity of glycolytic enzymes of Saccharomyces cerevisiae in the presence of acetic acid. Applied Microbiology and Biotechnology. No 34, pp. 611-614.
The Alcohol Textbook / 5th edition; ed. by W.M. Ingledew, D.R. Kelsall, G.D. Austin, C. Kluhspies. – Nottingham University Press, 2009.