Исследование влияния рас дрожжей на процесс брожения при производстве безалкогольного сидра

Сидр – это популярный слабоалкогольный напиток, который обладает тонизирующими свойствами [1]. В состав сидра входит множество органических кислот, макро- и микроэлементов, фенольных соединений и витаминов, поэтому этот напиток оказывает полезное воздействие на организм, способствует улучшению пищеварения. Сидр, как и некоторые столовые вина, способен выводить из организма человека тяжелые металлы и радионуклиды [2].

Исторически сидр является напитком слабоалкогольным. Поскольку в настоящее время спрос потребителей смещается в сторону безалкогольной продукции, что, в первую очередь, обусловлено желанием вести здоровый образ жизни, именно содержание алкоголя является ограничивающим фактором при выборе данного напитка [3]. Поэтому исследования в области производства безалкогольной продукции на основе растительного натурального сырья является актуальным [4].

Получение безалкогольного сидра с органолептическими показателями, приближенными к показателям сидра традиционного, позволит широкому кругу любителей алкогольного сидра, но следящему при этом за здоровьем и питанием, получить достойный аналог любимого напитка, не приносящий вред организму. Создание напитка, именно с максимально схожими органолептическими характеристиками, является главной задачей, поскольку нельзя исключать вкусовые привычки потребителей. Достичь необходимых органолептических характеристик возможно благодаря использованию правильноподобранной дрожжевой культуре.

Процесс брожения при производстве сидра является ключевым этапом производства, поскольку на данном этапе формируются основные ароматические и вкусовые характеристики напитка, они могут сформировать как характерные ноты, так и дополнительные – не характерные, например, существуют специально выведенные дрожжевые культуры, придающие аромат тропических фруктов сидру или пиву. Также дрожжевые культуры имеют ряд основных физических характеристик, которые оказывают прямое влияние на конечный продукт, таким образом, некоторые расы дрожжей будут способствовать полному сбраживанию сахаров, что в следствие приведет к повышенному содержанию алкоголя в конечном продукте, другие же культуры, наоборот, не способны осуществлять полную ферментацию, и в конечном напитке будет отмечено содержание остаточных сахаров [5].

Таким образом, исследование влияния рас дрожжей на процесс брожения при производстве безалкогольного сидра является актуальным, поскольку именно правильно подобранная чистая дрожжевая культура позволит получить безалкогольный сидр с органолептическими показателями, приближенными к показателям сидру традиционному.

Материалы и методы

Для исследования были отобраны яблоки сорта Антоновка по ГОСТ 27572–2017 и три вида чистой культуры дрожжей (ЧДК). В качестве первого образца использовалась чистая дрожжевая культура, специально выращенная для производства сидра – Wyeast 4766 Cider, это дрожжи с большим фруктовым послевкусием [6]. В состав второго образца также вошли сидровые дрожжи расы Mangrove Jack's "Cider М02, они являются штаммом с высоким выделением эфира, открывая полный фруктовый потенциал сока [7]. И в качестве третьего образца, взяты дрожжи, предназначенные для сбраживания пивного сусла – Fermentis Saflager S-23. Более низкая сбраживающая способность данного штамма позволяет делать сидр с более полным вкусовом [8].

Физико-химические показатели сброженного яблочного сока и безалкогольного сидра определяли по ГОСТ: объемную долю этилового спирта по ГОСТ 32095–2013; массовую концентрацию сахаров по ГОСТ 13192–73; массовую концентрацию титруемых кислот по ГОСТ 32114–20013; массовую концентрацию летучих кислот по ГОСТ 32001–2012; массовую концентрацию общего диоксида серы по ГОСТ 32115–13; давление двуокиси углерода в бутылке по ГОСТ 12258–79.

Органолептические показатели сброженного яблочного сока и безалкогольного сидра определяли по ГОСТ 6687.5–86.

Результаты и обсуждение

На первом этапе были изучены и проанализированы характеристики подобранных дрожжевых культур. Основные критерии отображены в таблице 1. Толерантность к алкоголю является одним из главных показателей, поскольку наименьшее содержание спирта по окончании процесса брожения позволит сохранить конечному продукту содержание эфиров, отвечающие за аромат и вкус продукта. Дрожжи Fermentis Saflager S-23 за счет невысокой толерантности в сравнении с другими исследуемыми дрожжевыми культурами предположительно позволят получить меньшее содержании этилового спирта по окончании процесса брожения и обеспечат характерный аромат напитку.

Высокая флокуляция послужит упрощению технологическому процессу-снятия сброженного яблочного сока с осадка и последующему удалению остаточных дрожжей при фильтрации сброженного яблочного сока. Высокий уровень флокуляции у Mangrove Jack's "Cider М02 и Fermentis Saflager S-23 служит потенциалом к получению качественного продукта из обеих дрожжевых культур.

Высокая аттенюация послужит полной ферментации сбраживаемых сахаров, вкус напитка будет сухим, а аромат характерный традиционному сидру. Самый высокий уровень аттенюации отмечен у Wyeast 4766 Cider, что делает данную дрожжевую культура конкурентоспособной среди других образцов.

Широкий показатель диапазона температуры брожения позволяет ускорить данный технологический процесс. Наиболее широкий диапазон температур отмечен у Mangrove Jack's Cider М02.

Проанализировав физические показателями, можно отметить, что каждая из дрожжевых культур может послужить основным сырьем для производства безалкогольного сидра, поэтому исследование процесса брожения является необходимым для получения продукта, отвечающего изначальным поставленным задачам.

Таблица 1.

Основные характеристики ЧДК

Table 1.

The main characteristics of the BDC

Наименование ЧДК Name of the PYC	Wyeast 4766 Cider	Mangrove Jack's Cider М02	Fermentis Saflager S-23
Толерантность к алкоголю, % Tolerance to alcohol, %	12	15,5	10,5
Диапазон температуры брожения, °С Fermentation temperature range, °C	15–24	12–28	9–22
Флокуляция | Flocculation	Низкая | Low	Высокая |	High
Аттенюация, % | Attenuation, %	85	90	83

Для исследования процесса брожения использовали яблочный сок из сорта яблок Антоновка. Для получения яблочного сока яблоки мыли, измельчали, затем осуществляли процесс прессования яблочной мезги на корзиночном дисковом прессе, далее полученный сок осветляли отстаиванием, снимали с осадка, и направляли на приготовление сусла.

На втором этапе исследования осуществлялся процесс брожения, полученного яблочного сока. Динамику брожения яблочного сока контролировали по количеству выделенной углекислоты (рисунок 1). Температура брожения и доза дрожжей соответствовала рекомендациям изготовителя. Пробы с исследуемыми образцами ежедневно взвешивали до постоянного веса [9]. По результатам исследования строили график брожения.

Процесс брожения яблочного сока тремя различными дрожжевыми культурами показал, что дрожжи Fermentis Saflager S-23 быстрее остальных исследуемых культур сбродили сахара в этиловый спирт, содержание спирта при этом составило 4% объемных. В то время как дрожжам Wyeast 4766 Cider понадобилось дольше времени на данный процесс, а содержание спирта при этом составило 8% объемных и Mangrove Jасk's "Cider М02 завершили процесс брожения последними, содержание полученного спирта – 10%.

Продолжительность (сутки) | Duration (day)

Рисунок 1. Динамика брожения яблочного сока по количеству выделенной углекислоты

Figure 1. Dynamics of fermentation of apple juice by the amount of carbon dioxide released

По окончании процесса брожения после отстаивания сброженного яблочного сока образовался плотный осадок в образцах с ЧДК Mangrove Jасk's "Cider М02 и Fermentis Saflager S-23, это облегчило следующие технологических процессы: снятие с осадка и фильтрацию. Дрожжи Wyeast 4766 Cider за счет низкой флокуляции не образовали плотного осадка, тем самым сложнее и дольше отфильтровывались. Данные технологические процессы важны при производстве безалкогольного сидра, поскольку содержание остаточных дрожжей должно быть сведено к минимуму.

По органолептическим показателям, каждый из полученных трех образцов имел характерный аромат сидра традиционного, однако самым полнотелым и насыщенным во вкусе был образец с ЧДК Fermentis Saflager S-23.

Исследование процесса брожения показало, что из данных штаммов дрожжей для усовершенствования технологии безалкогольного сидра лучшим вариантом являются дрожжи Fermentis Saflager S-23, поскольку в результате процесса брожения содержание этилового спирта составило всего 4% объемных, это значительно меньше, чем у других образцов, время процесса брожения также было минимальным, а органолептические показатели выше.

На последнем этапе исследования был произведен безалкогольный сидр из каждого образца, для получения физико-химических и органолептических показателей конечного продукта.

Для получения безалкогольного сидра сброженный яблочный сок, снятый с осадка и отфильтрованный, охладили до температуры близкой к 0 °С и купажировали стабилизированным яблочным соком прямого отжима до содержания этилового спирта не выше 0,5% объемных.

Проанализировав данные конечных трех продуктов, было подтверждено, что подобранные дрожжи расы Fermentis Saflager S-23, благодаря своим физическим показателям, послужат ключевым сырьем, которое позволяет получить безалкогольный сидр с органолептическими показателями максимально приближенному к сидру традиционному (за исключением содержания этилового спирта). Данный штамм дрожжей позволит создать конкурентоспособный товар для алкогольного сидра. Физико-химические и органолептические показатели полученного безалкогольного сидра сравнивали с показателями, прописанными в ГОСТ Р 58011–2017 «Сидры традиционные. Технические условия».

Таблица 2.

Физико-химические и органолептические показатели безалкогольного сидра

Table 2.

Physico-chemical and organoleptic characteristics of non-alcoholic cider

ЧКД | PYC            1	Fermentis Saflager S-23	Wyeast 4766 Cider	Mangrove Jack's "Cider М02
Физико-химические показатели | Physico-chemical indicators
Наименование | Name
Массовая концентрация сахаров, г/дм³ Mass concentration of sugars, g/dm3	23	24	22
Объемная доля этилового спирта, %об. Volume fraction of ethyl alcohol, % vol.	0,5	0,5	0,5
Массовая концентрация титруемых кислот, г/дм³ | Mass concentration of titrated acids, g/dm3	13	10	8
Массовая концентрация летучих кислот, г/дм³ | Mass concentration of volatile acids, g/dm3	0, 4	1,0	0,9
Массовая концентрация общего диоксида серы, мл/дм³ Mass concentration of total sulfur dioxide, ml/dm3	94	168	152
Давление двуокиси углерода в бутылке, кПа, при температуре 20 ℃ Pressure of carbon dioxide in the bottle, kРа, at a temperature of 20 ℃	200	215	250
Органолептические показатели | Organoleptic indicators
Цвет | Colour	Бледно-жетлый | Pale-yellow
Аромат | Smell	Выраженный яблочный и легкий дрожжевой аромат Рrоnоunсеd apple and light yeast flavor	Выраженный яблочный Рrоnоunсеd apple	Слабый яблочный Wеаk apple
Вкус | Таstе	Характерный сидру традиционному Characteristic of traditional cider	Яблочный, сладкий Аррlе, sweet	Плоский Flаt
Прозрачность | Тrаnsраrеnсу	Прозрачный | Тrаnsраrеnt
СО 2	Слабогазированный Slightlу carbonated	Газированный Саrbоnаtеd	Сильногазированный Нighlу carbonated

Заключение

По результатам исследования влияния рас дрожжей на процесс брожения при производстве безалкогольного сидра было установлено, что из каждой ЧДК, участвовавшей в исследовании (Wyeast 4766 Cider, Mangrove Jack's "Cider М02 и Fermentis Saflager S-23) может быть получен безалкогольный сидр с физико-химическими показателями приближенными к сидру традиционному. Однако, опираясь на полученные данные по органолептическим показателям следует отметить, конечный продукт с использованием Wyeast 4766 Cider имеет яблочный аромат без дрожжевого тока, характерного для сидра традиционного. У конечного продукта с использованием

Mangrove Jack's "Cider М02 аромат напитка слабый, а вкус плоский. Конечный продукт полученный с использованием Fermentis Saflager S-23 имеет интенсивный яблочно-дрожжевой аромат и насыщенный свежий яблочный вкус.

В результате исследования влияния различных рас дрожжевых культур на процесс брожения при производстве безалкогольного сидра подобрана дрожжевая культура Fermentis Saflager S-23, которая обеспечивает физикохимические и органолептические показатели, позволяющие получить безалкогольный сидр с ароматическими и вкусовыми характеристиками, приближенными к сидру традиционному.