Использование мультиэнзимного комплекса для производства высококачественных красных вин

Южный Казахстан является крупнейшим аграрным регионом, в котором создается новая отрасль - современное виноделие высокого качества. Успешному решению задач интенсификации технологических процессов производства вина, повышения качества и конкурентоспособности готовой продукции способствует использование ферментных препаратов (ФП) [1].

Основной процесс, протекающий при ферментативной обработке плодово-ягодного сырья представляет собой гидролиз полимеров сырья, в частности, пектиновых веществ, целю-лозы, гемицеллюлозы, белковых веществ и ряда других соединений[2]. Предварительная ферментативная обработка плодовой мезги является одним из наиболее эффективных методов интенсификации ряда технологических процессов (прессование, осветление, фильтрация), позволяющих получить из неё больше сока, насыщенного вкусовымии питательными веществами[3-4]. Такая обработка основана на разрушении ФП ряда полисахаридов в составе растительной клеточной стенки, что обусловлено присутствием в их составе целлюлаз, гемицеллюлаз, пектиназ[5]. Подбором различных ферментов и их активности можно достичь оптимальной степени ферментативного гидролиза мезги, в том числе добиться ее полного разжижения. Модификацию свойств того или иного базового ФП целесообразно проводить с помощью небольших, но концентрированных добавок высокоактивных ферментных комплексов с разной субстратной специфичностью [6]. Выбор ферментного комплекса для определенного вида сырья регулируется химическим составом последнего, иными словами, чтобы добиться максимально глубокой и эффективной биоконверсии определенного вида сырья, сочетание ферментативных активностей в ферментном комплексе должно соответствовать особенностям состава используемого сырья и обладать свойствами, совместимыми с определенными стадиями производственного цикла[2].

Применение мультиэнзимного комплекса (МЭК) позволяет осуществить принципиально новые технологии глубокой и комплексной переработки основного и вторичного сырья, а также непищевых отходов. Необходимость применения МЭК обусловлена тем, что технические ФП, выпускаемые промышленностью, сбалансированы по составу ферментных комплексов относительно узкого круга субстратов. Поэтому глубокий гидролиз многокомпонентного растительного сырья возможен лишь при использовании комбинированных препаратов, содержащих ферменты с разной субстратной специфичностью.

Целью исследования являлось доказательство возможности и преимущества исполь -зования нового, созданного для интенсификации процессов переработки плодового сырья МЭК, в состав которого входит комплекс пектиназ, целлюлаз, гемицеллюлаз в процессах производства высококачественных красных вин.

Материалы и методы исследований

Ранее на кафедре «Биотехнология» ЮКГУ им. М. Ауэзова смоделирован новый ферментный препарат Пектинол МЭК , содержащий сбалансированный комплекс ферментов пектиназ, целю-лаз, гемицеллюлаз и β-глюканаз[7].

Опыты проводились на винограде сорта Каберне Совиньон с одного участка, одного и того же года урожая, имевшем 20% сахаров и приблизительно одинаковое содержание красящих и фенольных веществ. Исследуемый виноград отделяли от гребней и осуществляли дробление. Полученную мезгу сульфитировали из расчета 70 мг/л, подогревали до различных температурных интервалов. После охлаждения мезги до 35оС подвергали ферментации в течение 6-24 ч с использованием ФП Пектинол МЭК в концентрациях 1-5 г/100 кг мезги в тер-мовинификаторе. По окончании теплообработ-ки и ферментации (через 6, 12, 24 ч) отбирали пробы для анализа содержания массовой концентрации сахаров, ферментативную реакцию останавливали разведением пробы 0,1 М ацетатным буферным раствором (рН 5). Полученное сусло сбраживали одной и той же рассой дрожжей при 23-25 оС в течение 5-8-ми сут. В ходе брожения осуществляли контроль выхода самотечных и прессовых фракций сусла из образцов, измеряли вязкость сусла, содержание в нем взвесей. После отделения самотечных и прессовых фракций сусла от мезги, все фракции сусла направляли на дображивание до содержания в нем сахаров не более 0,5 г/л. После полного прекращения брожения виноматериал снимали с дрожжей. Образцы готовых виноматериалов подвергали физико-химическому анализу и по полученным результатам делали выводы об эффективности и целесообразности использования МЭК.

Определение массовой доли взвесей в сусле осуществляли гравиметрически, относительной вязкости – с помощью вискозиметра через определение времени истечения, массовую концентрацию суммы фенольных веществ - по методу Фолина-Чекольтеу и антоцианов -колориметрическим методом [8]. Для получения значения показателя интенсивности (I) и оттенка (Т) виноматериала измерения выполняли в кварцевых кюветах с расстоянием между рабочими гранями 10 мм. Контролем служила дистиллированная вода. Показатель интенсивности (I) определяли как сумму значений оптических плотностей при длинах волн 420 нм, 520 нм: (I520 = А420 + А520). Показатель оттенка (Т) рассчитывали как частное от деления А420 и А520: (Т = А420/А520).

Все опыты были выполнены в трехкратной повторности. Оценку статистической достоверности результатов осуществляли с использованием прикладных программ «MathCAD» и «Statistica».

Результаты и обсуждение

Исследованиями в наших ранних работах [9-10] доказана эффективность применения некоторых новых пектолитических ФП при производстве красных столовых вин. Нами исследована эффективность действия ФП Пектинол МЭК в различных концентрациях на основные показатели виноматериалов (выход самотечных и прессовых фракций сусла, вязкость сусла и содержание в нем взвесей, концентрация фенольных веществ (ФВ)) (табл. 1). Контролем служили виноматериалы без ферментативной обработки.

Таблица 1 – Влияние ФП Пектинол МЭКна основные физико-химические показатели виноматериалов.

Показатели	Контроль	Дозировка ферментного препарата, г/100 кг мезги
		1	2	3	4	5
Общий выход сусла и выход сусла-самотека, мл	560 (410)	722 (485)	732 (495)	736 (502)	748 (512)	750 (511)
Взвеси, г/100 мл	3,2	2,6	2,5	2,4	2,3	2,3
Относительная вязкость	1,61	1,39	1,36	1,30	1,27	1,27
Фенольные соединения, мг/л	1830	2410	2536	2690	2835	2833
Антоцианы, мг/л	520	543	605	688	752	751
Интенсивность окраски	1,19	1,21	1,33	1,41	1,49	1,48
Оттенок окраски	1,09	0,94	0,85	0,78	0,60	0,61

На основании полученных данных для производства высококачественных красных столовых вин можно рекомендовать ФП Пектинол МЭК в дозировке 4 г/100 кг мезги.

Далее исследована эффективность применения ФП Пектинол МЭК при каталитической мацерации в течение 6, 12 и 24 ч с подогревом мезги в интервалах 20-25оС, 30-35оС и 40-45оС с последующим охлаждением до 35оС и внесением ФП в количестве 4 г/100 кг мезги(табл. 2). Результаты эксперимента показали, что за 6 часов мацерации с использованием МЭК без подогрева, содержание ФВ в сусле достигает уровня аналогичного при мацерации без фермента в течение 24 часов с подогревом до 40-45оС, что позволяет экономить время, затрачиваемое на проведение мацерации. Максимальная экстракция ФВ достигается во время мацерации при 40-45оС в течение 24 ч с внесением ФП.

Таблица 2 - Изменение суммы фенольных веществ в виноматериале в зависимости от технологических приемов переработки винограда

Температурный интервал, оС	Массовая концентрация ФС, мг/дм3
	Контроль	Опыт
Мацерация 6 ч
Без подогрева	1830	2835
20-25	1896	2984
30-35	1960	3055
40-45	2012	3128
Мацерация 12 ч
Без подогрева	2087	3045
20-25	2155	3186
30-35	2286	3340
40-45	2427	3564
Мацерация 24 ч
Без подогрева	2300	3457
20-25	2481	3725
30-35	2665	3855
40-45	2775	3988

На рисунке 1 представлена диаграмма сравнительной дегустационной оценки красных столовых вин, приготовленных с ФП Пектинол

МЭК с подогревом мезги до 40-45^оС при мацерации в течение 6, 12 и 24 ч.

прозрачность 8

кислотность

гармоничность

букет вина

зрелость

терпкость

А) С использованием ФП Пектинол МЭК прозрачность 8

В) Без использования ФП Обозначение кривых: проведение мацерации в течение: 1- 6 ч; 2 – 12 ч; 3 – 24 ч Рисунок 1 - Органолептическая диаграмма

По результатам дегустационной оценки при контакте мезги в течение 24 ч с МЭК, виноматериалы излишне насыщаются полифенолами, что придает вину излишнюю терпкость и грубость во вкусе. При проведении мацерации в течение 6 ч виноматериалы получаются менее окрашенными. Наиболее низкую оценку получили виноматериалы без внесения ФП.

Заключение

Сравнительный анализ полученных результатов показал эффективность применения ФП Пектинол МЭК при производстве красных столовых вин. При предварительном нагревании мезги до 40-45^оС с ферментативной обработкой в течение 12 ч значительно улучшало физико-химические и органолептические показатели виноматериалов.