Аннотация

В последнее время отмечается повышенный интерес к использованию гречихи как нетрадиционного сырья в производстве продуктов брожения с оригинальными органолептическими свойствами. Однако возможность применения гречихи в технологиях спиртных дистиллятов практически не исследована, не подобраны условия переработки данной культуры в смеси с традиционным зерновым сырьем. Цель работы – изучить влияние состава гречишно-кукурузного сусла на динамику процессов генерации дрожжей, потребления углеводов и азотистых веществ, а также на синтез этанола и образование побочных продуктов брожения.
Объекты исследования – зерно гречихи, кукурузы и пшеницы; ферментные препараты; дрожжи Saccharomyces cerevisiae расы 985-Т. В ходе исследования применены биотехнологические и аналитические методы приготовления и сбраживания зерно-гречишного сусла, контроля процессов синтеза этанола и побочных метаболитов.
Определен состав зерно-гречишного сусла в зависимости от различных количеств гречихи. Обосновано преимущество использования гречихи в сочетании с кукурузой. Добавление гречихи в сусло на начальном этапе брожения способствовало увеличению роста дрожжей в 1,5 раза и синтезу этанола в 1,4 раза. При этом через 42 ч брожения концентрация этанола и выход спирта в гречишно-кукурузной и кукурузной бражках практически сравнялись. При исследовании динамики синтеза летучих метаболитов установлено, что их состав и количество зависели от стадии брожения и содержания гречихи в сусле: на 20 ч максимальное образование метаболитов (309,6 мг/дм³) наблюдалось в гречишной бражке, на 70 ч максимальная концентрация (506,4 мг/дм³) – в кукурузной. Гречишная и гречишно-кукурузная бражки характеризовались более низким содержанием высших спиртов и высоким – сложных эфиров, что может повлиять на возникновение оригинальных оттенков в аромате и вкусе спиртных напитков, по сравнению с традиционными зерновыми дистиллятами.
Полученные результаты свидетельствуют о возможности направленного регулирования состава и концентрации компонентов зернового сусла, способствующих формированию физико-химических и органолептических характеристик спиртных напитков.

Ключевые слова

Гречиха, кукуруза, дрожжи, брожение, нетрадиционное сырье, зерновые дистилляты, метаболиты

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа проведена за счет средств субсидии на выполнение государственного задания № FGMF-2025-0012.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Tokpohozin SE, Fischer S, Becker T. Optimization of malting conditions for two landraces of West African sorghum and influence of mash bio-acidification on saccharification improvement. Journal of Cereal Science. 2019;85:192–198. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2018.12.011
2. Танашкина Т. В., Перегоедова А. А., Семенюта А. А., Боярова М. Д. Безглютеновые гречишные квасы с добавлением пряно-ароматического сырья. Техника и технология пищевых производств. 2020. Т. 50. № 1. С. 70–78. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-1-70-78
3. Серба Е. М., Римарева Л. В., Чан В. Т., Оверченко М. Б., Игнатова Н. И. и др. Влияние особенностей состава зерна сорго на эффективность его микробной конверсии в этанол и лизин. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Биология. 2022. Т. 15. № 3. С. 347–362. https://www.elibrary.ru/NXFKUH
4. Хоконова М. Б., Прохорская Т. А. Разработка технологии производства пива функционального назначения. Перспективные разработки и прорывные технологии в АПК: Сборник материалов Нац. науч.-практич. конф. Тюмень, 2020. С. 57–61. https://elibrary.ru/ATCNKV
5. Бурак Л. Ч. Перспективы производства пива с функциональными свойствами. Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания. 2021. № 2. С. 79–88. https://doi.org/10.24412/2311-6447-2021-2-79-88
6. Семенюта А. А., Танашкина Т. В., Семенюта В. Н. Получение и оценка качества специального гречишного солода. Индустрия питания. 2023. Т. 8. № 1. С. 54–63. https://doi.org/10.29141/2500-1922-2023-8-1-6
7. Кобелев К. В., Гернет М. В., Хурушудян С. А. Тритикале – перспективная зерновая культура для натуральных напитков брожения. Пиво и напитки. 2016. № 3. С. 26–29. https://elibrary.ru/WFKCNH
8. Сулейманова П. А., Халенгинова Д. А. Разработка технологии слабоалкогольного напитка брожения из нетрадиционного сырья. Вестник науки. 2022. Т. 4. № 12. С. 465–469. https://elibrary.ru/JNLEDW
9. Попова Н. В., Гаврилова К. С., Науменко Е. Е. Использование пророщенного зерна Fagopýrum esculéntum в технологии пробиотических напитков. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии. 2022. Т. 10. № 4. С. 18–25. https://elibrary.ru/KSSEIQ
10. Каменская Е. П., Обрезкова М. В., Вагнер В. А. Перспективы использования полисолодовых экстрактов в технологии производства квасов брожения. Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. 2019. № 3. С. 19–25. https://elibrary.ru/JDGGIV
11. Миллер Ю. Ю., Помозова В. А., Киселева Т. Ф. Оценка пригодности высокобелковистых сортов злаковых культур к использованию в производстве ферментированных зерновых напитков. Пиво и напитки. 2024. № 1. С. 4–9. https://doi.org/10.52653/PIN.2024.01.02
12. Franitza L, Granvogl M, Schieberle P. Influence of the production process on the key aroma compounds of rum: From molasses to the spirit. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2016;64(47):9041–9053. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6b04046
13. Никитина С. Ю., Гордиенко А. С., Зуева Н. В., Яковлев А. Н. К вопросу о получении зерновых дистиллятов из ферментированного сырья. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2024. Т. 86. № 1. С. 89–96. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2024-1-89-96
14. Ravelo RCM, Gastl M, Becker T. Characterization of molar mass and conformation of relevant (non-)starch polysaccharides in cereal-based beverages. International Journal of Biological Macromolecules. 2024;261(Part 2):129942. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.129942
15. Абрамова И. М., Медриш М. Э., Савельева В. Б., Романова А. Г., Гаврилова Д. А. Исследование летучих примесей в спиртных напитках, изготовленных из выдержанных зерновых дистиллятов. Пищевая промышленность. 2018. № 7. С. 74–76. https://elibrary.ru/XUOOBF
16. Волкова С. В., Яковлева О. В. Оценка качества дистиллятов для производства виски из некоторых видов зернового сырья местной селекции. Вестник Могилевского Государственного университета продовольствия. 2019. № 1. С. 77–83. https://elibrary.ru/GFFGFP
17. Абрамова И. М., Туршатов М. В., Соловьев А. О., Никитенко В. Д., Леденев В. П., и др. О производстве этилового спирта и дистиллятов с использованием фруктового сырья совместно с зерновым. Пищевая промышленность. 2023. № 5. С. 67–69. https://doi.org/10.52653/PPI.2023.5.5.019
18. Кириллов Е. А., Кононенко В. В., Грунин Е. А., Соловьев А. О., Алексеев А. Н. Производство зернового дистиллята на брагоректификационных установках из крахмалсодержащего сырья. Пиво и напитки. – 2016. № 3. С. 23–24. https://elibrary.ru/WFKCMX
19. Oganesyants LA, Peschanskaya VA, Krikunova LN, Dubinina EV. Research of technological parameters and criteria for evaluating distillate production from dried jerusalem artichoke. Carpathian Journal of Food Science and Technology. 2019;11(2):185–196. https://doi.org/10.34302/crpjfst/2019.11.2.15
20. Deželak M, Zarnkow M, Becker T, Košir IJ. Processing of bottom-fermented gluten-free beer-like beverages based on buckwheat and quinoa malt with chemical and sensory characterization. Journal of the Institute of Brewing. 2014;120(4):360–370. https://doi.org/10.1002/jib.166
21. Агафонов Г. В., Чусова А. Е., Ковальчук Н. С., Зуева Н. В. Возможность применение гречихи в технологии ферментированного солода. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2018. Т. 80. № 4. С. 170–176. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-4-170-176
22. Серба Е. М., Римарева Л. В., Оверченко М. Б., Игнатова Н. И., Микуляк А. А., и др. Обоснование перспективы использования гречихи в производстве оригинальных спиртных напитков. Пищевая промышленность. 2023. № 5. С. 45–47. https://doi.org/10.52653/PPI.2023.5.5.012
23. Zhu F. Buckwheat proteins and peptides: Biological functions and food applications. Trends in Food Science and Technology. 2021;110:155–167. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.01.081
24. Серба Е. М., Римарева Л. В., Оверченко М. Б., Игнатова Н. И., Крючкова Е. Р., и др. Биотехнологические аспекты использования гречихи в производстве оригинальных спиртных напитков Биотехнология. 2023. Т. 39. № 2. С. 10–16. https://doi.org/10.56304/S0234275823020114
25. Yilmaz HÖ, Ayhan NY, Meriç ÇS. Buckwheat: A useful food and its effects on human health. Current Nutrition and Food Science. 2020;16(1):29–34. http://doi.org/10.2174/1573401314666180910140021
26. Танашкина Т. В., Осипенко Э. Ю., Танашкин А. С., Семенюта А. А., Лях В. А. Содержание полифенольных соединений в траве гречихи посевной в зависимости от агротехнических и абиотических факторов и оценка возможности ее использования в пищевых технологиях. Аграрная наука. 2023. № 9. С. 166–170. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2023-374-9-166-170
27. Giménez-Bastida JA, Zieliński H. Buckwheat as a functional food and its effects on health. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2015;63(36):7896−7913. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b02498
28. Zieliński H, Ciesarová Z, Kukurová K, Zielinska D, Szawara-Nowak D, et al. Effect of fermented and unfermented buckwheat flour on functional properties of gluten-free muffins. Journal of Food Science and Technology. 2017;54:1425–1432. http://doi.org/10.1007/s13197-017-2561-4
29. Hussein AMS, Abd El-Aal HA, Morsy NM, Hassona MM. Chemical, rheological, and sensory properties of wheat biscuits fortified with local buckwheat. Foods and Raw Materials. 2024;12(1):156–167. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2024-1-597
30. Зенькова М. Л., Мельникова Л. А., Тимофеева В. Н. Безалкогольные напитки из пророщенной гречихи: технологические аспекты и пищевая ценность. Техника и технология пищевых производств. 2023. Т. 53. № 2. С. 316–325. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-2-2435
31. Танашкина Т. В., Семенюта А. А., Троценко А. С., Клыков А. Г. Безглютеновые слабоалкогольные напитки из светлого и томленого гречишного солода. Техника и технология пищевых производств. 2017. Т. 45. № 2. С. 74–80. https://doi.org/10.21179/2074-9414-2017-2-74-80
32. Зенькова М. Л., Мельникова Л. А. Микробиологическая оценка процесса проращивания зерна пшеницы и гречихи. Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 4. С. 795–804. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-4-795-804
33. Грушин Р. В., Колесниченко М. Н., Дворяткина И. Б. Повышение качественных характеристик светлого пива при использовании несоложеной обжаренной гречихи. Ползуновский вестник. 2022. № 2. С. 74–81. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2022.02.010
34. Горькова И. В., Павловская Н. Е., Даниленко А. Н. Экстракты гречихи посевной и софоры японской как сырьевые источники биологически активных веществ. Пищевая промышленность. 2016. № 2. С. 30–32. https://elibrary.ru/WBAHRH
35. Starowicz M, Koutsidis G, Zielinski H. Sensory analysis and aroma compounds of buckwheat containing products–a review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2018;58(11):1767–1779. https://doi.org/10.1080/10408398.2017.1284742
36. Новикова И. В., Калаев В. Н., Агафонов Г. В., Коротких Е. А., Мальцева О. Ю. и др. Оценка интенсивности биосинтетических процессов у дрожжей Saccharomyces cerevisiae при культивировании на средах с добавлением порошкообразного гречишного солодового экстракта. Вестник Воронежского Государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2015. № 2. С. 73–79. https://elibrary.ru/TTUHAJ
37. Deželak M, Gebremariam MM, Zarnkow M, Becker T, Košir IJ. Part III: The influence of serial repitching of Saccharomyces Pastorianus on the production dynamics of some important aroma compounds during the fermentation of barley and gluten-free buckwheat and quinoa wort. Journal of the Institute of Brewing. 2015;121(3):387–399. https://doi.org/10.1002/jib.243
38. Серба Е. М., Крючкова Е. Р., Римарева Л. В., Оверченко М. Б., Игнатова Н. И. и др. Исследование процессов метаболизма спиртовых дрожжей при сбраживании гречишно-кукурузного сусла. Пищевые системы. 2024. Т. 7. № 1 С. 77–83. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2024-7-1-77-83
39. Rimareva LV, Serba EM, Overchenko МB, Shelekhova NV, Ignatova NI, Pavlova AA. Enzyme complexes for activating yeast generation and ethanol fermentation. Foods and Raw Materials. 2022;10(1):127–136. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2022-1-127-136
40. Костылева Е. В., Середа А. С., Великорецкая И. А., Игнатова Н. И., Цурикова Н. В. и др. Интенсификация получения ферментных препаратов глюкоамилазы и ксиланазы для производства спирта из зернового сырья. Пищевая промышленность. 2020. № 4. С. 39–42. https://elibrary.ru/YOGELV
41. Поляков В. А., Абрамова И. М., Полыгалина Г. В., Римарева Л. В., Корчагина Г. Т. и др. Инструкция по технохимическому и микробиологическому контролю спиртового производства. М.: ДеЛи принт, 2007. 480 с. https://elibrary.ru/PWWGGD
42. ОФС.1.2.3.0022.15 Определение аминного азота методами формольного и йодометрического титрования. Фармакопея.рф. Available from: https://pharmacopoeia.ru/ofs-1-2-3-0022-15-opredelenie-aminnogo-azota-metodami-formolnogo-i-jodometricheskogo-titrovaniya/?amp=1
43. Абрамова И. М., Медриш М. Э., Савельева В. Б., Приёмухова Н. В., Романова А. Г. и др. Сравнительный анализ методов исследования примесей в дистиллятах и спиртных напитках на их основе. Хранение и переработка сельхозсырья. 2018. № 2. С. 14–19. https://elibrary.ru/UVIZKA
44. Короткова О. Г., Рожкова А. М., Кислицин В. Ю., Синицына О. А., Денисенко Ю. А., и др. Новые кормовые ферментные препараты для деструкции некрахмальных полисахаридов и фитатов. Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. 2023. Т. 64. № 2. С. 178–186. https://doi.org/10.55959/MSU0579-9384-2-2023-64-2-178-186