Исследование химического состава яблок различных сортов, произрастающих в хозяйствах Краснодарского края

Анализ литературных данных свидетельствует о том, что основным сырьем для производства фруктовых вин и сидров в России, республике Беларусь, странах Балтии являются яблоки [1, 2]. В европейских государствах – Франции, Англии, Германии – по-прежнему в большом количестве (от 1,5 до 4 млн дал ежегодно) производят вина из свежих яблок, груш, косточковых плодов и ягод [3–5]. В Центральной и Восточной Европе предпочтение отдаётся сладким ягодным винам. Прекрасные игристые вина из яблок, белой смородины и крыжовника готовят в Финляндии [6, 7].

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License

В нашей стране фруктовые (плодовые) вина, производимые по традиционным технологиям, не в полной мере конкурируют с виноградными и уступают им по органолептическим характеристикам, устойчивости к помутнениям при хранении [8]. Это объясняется тем, что в качестве основного сырья для их производства зачастую используются разбавленные (восстановленные) концентрированные соки [1]. Длительность и энергоемкость традиционных технологий производства соков и виноматериалов не обеспечивают рационального использования сырьевых ресурсов в связи с неполным извлечением экстрактивных веществ из перерабатываемого растительного сырья.

Основные исследования в области технологии фруктовых вин были проведены в период до 1985 г. С того времени отмечено изменение погодно-климатических, экологических факторов, внедрялись новые сорта яблок. В связи с этим, для создания новых или совершенствования традиционных технологий фруктовых вин необходимо активизировать исследования физикохимических показателей местных сортов яблок, их изменений, протекающих при спиртовом брожении с использованием современных штаммов дрожжей, а также на протяжении всего технологического процесса производства вин.

Материалы и методы

Яблоки сортов Айдаред, Голден Делишес, Джонатан, Интерпрайс, Флорина, Ренет Симиренко, Корей. Фруктовые вина, произведенные из различных сортов яблок, произрастающих на территории Краснодарского края.

Исследования проведены на базе научного центра «Виноделие» ФГБНУ СКФНЦСВВ с использованием современных приборов – анализатора

Winеsсаn, системы капиллярного электрофореза «Капель 103 и 105». Массовую концентрации фенольных соединений определяли по методике Гержиковой, 2009 г. [9]. Для брожения яблочных соков использовали расу Яблочная 5, а также препараты активных сухих дрожжей Franse superstart (Суперстарт) (Франция). Брожение проводили в одинаковых условиях при температуре не более 15 °С. Для получения желаемого наброда спирта в свежие соки был внесен инвертный сахар, полученный путем инверсии сахарозы с помощью лимонной кислоты.

Результаты и обсуждение

Для производства высококачественных фруктовых яблочных вин необходимо накопление в плодах яблони высоких концентраций моносахаров. От их количества зависит не только активность брожения, но и формирование органолептических показателей. Согласно литературным данным в плодах яблони преобладает фруктоза, обеспечивающая сладкий вкус яблок, затем глюкоза и сахароза. По накоплению углеводов обычно судят о качестве яблок, сроках их сбора [2]. В результате проведенных исследований (рисунок 1) установлено варьирование концентрации сахаров сока в зависимости от сорта яблок. Отмечено, что с увеличением суммарной концентрации сахара возрастает доля сахарозы (с вероятностью R = 0,815). Сахароза является дисахаридом, несбраживаемым винными дрожжами-сахаромицетами, поэтому при сбраживании сока яблок сортов Джонатан, Голден Делишес, Ред Делишес, Корей и др. необходимо использовать дрожжи с высокой инвертазной активностью [10].

Массовая концентрация сахаров, %

I фруктоза    5 глюкоза      сахароза     ■ сумма

Рисунок 1. Фракционный состав сахаров яблочных соков из различных сортов

Массовая концентрация кислот, г/дм3

Рисунок 2. Состав органических кислот яблочных соков из различных сортов

• Figure 1.    Fractional composition of sugars in different varieties of apples

• Figure 2.    Composition of organic acids of apple juices from different varieties of apples

Вкусовые качества плодов и продуктов их переработки определяются количественным содержанием органических кислот алифатического ряда и их соотношением. Кислоты влияют на различные процессы переработки, способствуют протеканию восстановительных процессов, их содержанием обусловливаются определенные вкусовые качества фруктового вина [11]. Основная кислота плодов яблони – яблочная, образуется из гексоз в процессе дыхания растительной клетки. При этом согласно [12], концентрация яблочной кислоты в плодах яблони зависит как от генетических особенностей сорта, агротехнических условий ее выращивания, так и от наличия высокомолекулярных сахаров – крахмала, клетчатки, при трансформации и распаде которых могут образоваться промежуточные продукты, необходимые для синтеза яблочной кислоты [13].

На рисунке 2 приведены результаты анализа органических кислот в свежих яблочных соках, полученных в результате прямого отжима яблок.

Наибольшее количество яблочной кислоты выявлено в свежих соках из сортов яблок Голден Делишес (3,5 г/дм3) и Флорина (3,3 г/дм3), лимонной – в соках из сортов Джонатан и Интерпрайс, наименьшее количество лимонной кислоты – у сортов Айдаред и Голден Делишес – 0,05 и 0,06 г/дм3 соответственно.

Уксусная кислота является промежуточным продуктом метаболизма плодов яблони при созревании, используемый в реакциях синтеза других органических кислот, в частности, яблочной [11]. Ее наибольшее количество выявлено в соках из сортов яблок Голден Делишес и Флорина, что коррелирует с концентрацией яблочной кислоты (с вероятностью R = 0,786).

Молочная кислота в незначительных количествах идентифицирована в свежих соках, полученных из яблок сортов Голден Делишес, Интерпрайс и Джонатан. В соках из яблок сортов Айдаред и Флорина молочной кислоты не выявлено. Результаты исследований позволяют считать, что качественный состав органических кислот обусловливается, прежде всего, генетическими особенностями яблок, т. к. образование яблочной кислоты в плодах растений обычно связывают с декарбоксилированием пировиноградной кислоты под действием ферментов, которые выявлены не во всех сортах

Органические кислоты являются веществами, участвующими в обмене веществ дрожжевой клетки. Поэтому некоторое количество органических кислот яблочных соков потребляется дрожжами в процессе брожения. Использование органических кислот дрожжами зависит от ряда факторов, в том числе от специфических свойств культуры дрожжей при соблюдении прочих одинаковых условий, в которых протекает процесс брожения [15]. В процессе спиртового брожения сахаров яблочного сока органические кислоты претерпевают ряд изменений. Например, под действием ферментных систем дрожжей из аминокислот синтезируются молочная, яблочная, глиоксалевая и другие кислоты. Часть яблочной кислоты превращается в молочную, лимонная кислота активно реагирует с катионами металлов, образуя соли и связанные формы. В связи с этим, в сброженных соках в сравнении со свежими возможно снижение концентраций органических кислот. Результаты эксперимента (таблица 1) показали, что в процессе брожения концентрация титруемых кислот уменьшалась: снизилось количество яблочной кислоты, которая является предшественником молочной кислоты в цикле трикарбоновых кислот – цикле Кребса [16]. Количество молочной кислоты заметно возросло, что привело к смягчению вкуса сброженного сока и улучшению его органолептических показателей. Сравнивая полученные результаты, можно отметить, что при использовании активных сухих дрожжей Franse superstart выявлено большее снижение концентрации кислот. Различие в изменении отдельных кислот в зависимости от расы дрожжей – следствие различий в соотношении ферментативных реакций дрожжевых клеток, лежащих в основе образования и превращения комплекса органических кислот в цикле Кребса [17].

В сравнении со свежими соками увеличилось количество уксусной кислоты, являющейся вторичным продуктом алкогольного брожения [18]. Концентрация лимонной кислоты изменялось по-разному в зависимости от расы дрожжей: сбраживание яблочного сока расой Franse superstart обеспечило получение фруктового вина с меньшей концентрацией кислот, в том числе лимонной.

Таблица 1.

Состав органических кислот яблочных сброженных соков из различных сортов яблок в зависимости от расы дрожжей

Table 1.

Composition of organic acids of fermented apple juices from different varieties of apples, depending on the yeast race

Сорт яблок Apple variety	Объемная доля этилового спирта, % Ethyl alcohol, vol. %	Массовая концентрация кислот, г/дм3 Сoncentration of acids, g/dm3
			)S S VO w	>s S Й S О о S 2 v		2
Раса дрожжей Яблочная 5 | Yeast race Apple 5
Айдаред | Idared	9,3	2,65	1,26	0,05	0,94	0,27
Флорина | Florina	10,1	5,22	1,75	0,10	1,00	0,38
Голден Делишес | Golden Delicious	9,7	4,74	1,36	0,08	1,00	0,23
Джонатан | Jonathan	9,7	2,48	0,98	0,12	0,84	0,65
Интерпрайс | Interprice	9,3	2,92	0,88	0,15	0,72	0,48
Раса дрожжей Franse superstart | Yeast race Franse superstart
Айдаред | Idared	9,5	2,32	0,92	0,05	0,66	0,43
Флорина | Florina	10,5	4,65	1,36	0,08	0,58	0,62
Голден Делишес | Golden Delicious	9,7	4,02	1,12	0,06	0,62	0,66
Джонатан│ Jonathan	9,7	2,12	0,88	0,07	0,72	0,74
Интерпрайс | Interprice	9,5	2,24	0,64	0,08	0,72	0,63

Наличие фенольных веществ в яблоках очень важно с точки зрения формирования вкуса. Основной вкус плодов яблок и продуктов их переработки обусловлен определенным сочетанием сладких, кислых, горьких и вяжущих веществ. Носителями вяжущего вкуса являются катехины, танины и их производные [19]. Количественным и качественным содержанием полифенолов свежих плодов определяется качество готового продукта – фруктового вина. Как показали литературные данные, в ряде европейских стран концентрация полифенолов нормируется и не должна превышать 250 мг/дм3.

Превышение этих концентраций делает грубым как сброженный сок, так и готовые плодовые вина [ 20] .

Приведенные в таблице 2 результаты исследований показали, что суммарная концентрация фенольных веществ в свежем соке изменяется в пределах 168–234 мг/дм3 в сортах Флорина, Голден Делишес и Интерпрайс и до 285 мг/дм3 в соке сорта яблок Джонатан. Во всех сортах идентифицированы различные группы фенольных соединений. Это антоцианы, танины и катехины, концентрация которых варьирует в зависимости от сорта яблок.

Таблица 2.

Состав полифенолов исследуемых сортов яблок

Table 2.

Composition of polyphenols of the studied apple varieties

Показатели Parameters	Концентрация полифенолов в сортах яблок, мг/дм 3 Concentration of polyphenols in apple varieties, mg/dm 3
	Айдаред Idared	Флорина Florina	Голден Делишес Golden Delicious	Джонатан Jonathan	Интерпрайс Interprice
Свежий сок | Fresh Juice
Сумма фенольных веществ The sum of phenolic substances	234	168	176	285	170
Антоцианы | Anthocyanins	65	19	21	86	28
Танины | Tannins	116	102	108	118	82
Катехины | Catechins	58	45	38	65	56
Сброженный сок | Fermented juice
Сумма фенольных веществ The sum of phenolic substances	220	148	156	228	158
Антоцианы | Anthocyanins	56	12	16	52	18
Танины | Tannins	90	86	88	96	70
Катехины | Catechins	42	36	30	54	44

Наибольшее содержание танинов выявлено в сортах яблок, имеющих окрашенную кожицу – это Джонатан и Айдаред. Следовательно, при переработке этих сортов необходимо избегать продолжительного контакта сока с мезгой, чтобы не увеличить концентрацию фенольных веществ. Б лизкие значения танинов – в соках сортов Голден Делишес и Флорина; наименьшее – в соке сорта Интерпрайс. По концентрации катехинов выделяется сорт яблок Джонатан, далее в порядке убывания концентраций: Айдаред, Интерпрайс, Флорина и Голден Делишес.

При сбраживании концентрация фенольных соединений уменьшалась во всех сброженных соках в сравнении со свежими. Это может быть вызвано различными причинами, в том числе использованием полифенолов для развития дрожжей [18], сорбцией фенольных соединений поверхностью клеток дрожжей, трансформацией и реакциями полифенолов с компонентами среды [21].

Таким образом, представленные экспериментальные данные свидетельствуют о необходимости учета физико-химических показателей яблок при выборе технологической схемы производства фруктового (плодового) вина.

post@vestnik-vsuet.ru Заключение

Установлено, что качественный состав и концентрация сахаров, органических кислот яблочных соков обусловливается сортовыми особенностями яблок. Тенденция изменения концентраций органических кислот в результате брожения обусловливалась генетическими и физиологическими особенностями расы дрожжей. При использовании активных сухих дрожжей Franse superstart отмечено большее снижение концентрации кислот. Во всех исследуемых сортах яблок идентифицированы различные группы фенольных соединений. Их суммарная концентрация в свежем соке изменяется в пределах 168–234 мг/дм3 в сортах Флорина, Голден Делишес и Интерпрайс и до 285 мг/дм3 в соке сорта яблок Джонатан. Наибольшее содержание антоцианов, танинов и катехинов выявлено в сортах яблок, имеющих окрашенную кожицу – это Джонатан и Айдаред. При сбраживании концентрация фенольных соединений уменьшалась во всех сброженных соках в сравнении со свежими.