Введение к работе
Актуальность темы
Особенность сырьевой базы отечественного виноделия заключается в том, что климатические и почвенные условия России ограничены для виноградарства, но позволяют выращивать различные виды плодов и ягод, перспективные для использования их в производстве вин. Основными регионами, где сконцентрировано производство около 90% плодово-ягодного сырья является Северный Кавказ, Центрально-Черноземный, Центральный и Поволжский районы. Традиционно сложившаяся сырьевая база для производства плодовых вин представлена такими видами, как яблоки, слива, черноплодная рябина, смородина красная и черная, облепиха, крыжовник и др. (Мехузла Н.А., Панасюк А.Л., 1984; Панасюк А.Л. и др., 2006).
Исследованиями последних лет подтверждено, что вина, произведенные из плодово-ягодного сырья, по своему медико-биологическому действию не уступают лучшим красным виноградным винам благодаря высокому содержанию биологически активных веществ (BradstockN.,2003).
Однако, плодовые вина, производимые по существующим технологиям, еще не в полной мере конкурируют с виноградными, так как уступают им как по органолептическим характеристикам, так и по стабильности при хранении. 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. Главным препятствием в этом аспекте является наличие в составе сырья высокомолекулярных полимеров, таких как протопектин, целлюлоза, гемицеллюлоза, а также белковые и фенольные вещества. С одной стороны, они участвуют в формировании вкуса и аромата продукции, с другой, являются источниками помутнений. Переход этих веществ и их
комплексов в соки и виноматериалы определяет не только качество полуфабрикатов, но и стабильность готовых изделий при хранении.
Для получения высокого качества полупродуктов в виде плодово-ягодных соков и виноматериалов важная роль принадлежит обработке, сырья ферментами. Показана целесообразность ферментативной обработки плодово-ягодного сырья при производстве спиртованных соков и морсов, виноматериалов (Парагульгов О.Д., Датунашвили Е.Н., Воробьева Е.В., Римарева Л.В., Курбатова Е.И. и др.). Однако широких современных исследований в области биокатализа полимеров плодово-ягодного сырья в виноделии в последнее время не проводилось. Не изучалось влияние ферментативной обработки полимеров плодово-ягодного сырья на выход, органолептические показатели и стабильность винодельческой продукции.
Поэтому перспективным направлением является использование ферментативных процессов в совершенствовании биотехнологии вин и виноматериалов, а также современных аналитических методов с целью получения стабильной высококачественной продукции.
Цель и задачи исследования
Цель диссертационной работы состояла в разработке научно-обоснованного биотехнологического способа ферментативной обработки плодово-ягодного сырья для улучшения биохимических и органолептических показателей, повышения выхода и стабильности готовой продукции.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: S исследовать гидролитические свойства и специфичность действия
ФП различного происхождения; S исследовать влияние подобранных ФП на эффективность биокатализа высокомолекулярных полимеров (пектиновые вещества, полисахариды, белковые вещества) плодово-ягодного сырья; S определить оптимальные условия действия ферментов на
исследуемое сырье; S исследовать белково-полисахаридные комплексы исходного сырья и
финальных продуктов с применением эффективного метода планарной гельпроникающей хроматографии; S разработать принципиальную биотехнологическую схему получения соков и виноматериалов с использованием подобранных ферментативных комплексов.
Научная новизна
Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден выбор ферментативных систем для эффективного катализа высокомолекулярных полимеров растительного сырья, обеспечивающий повышение выхода й качества виноматериалов, высокую коллоидную стабильность целевого продукта. Получен новый экспериментальный материал, позволивший установить зависимость степени конверсии полимеров плодово-ягодного сырья от концентрации и состава ферментов пектолитического, протеолитического и гемицеллюлазного действия в подобранных комплексах.
Научно обоснован выбор оптимального аналитического метода определения биополимеров, обусловливающих качество и стабильность готовой продукции, на основе использования гельпроникающей планарной хроматографии. Впервые идентифицированы биополимеры белково-углеводной природы, изучен состав белковых и полисахаридных фракций и исследована динамика их ферментативной деструкции.
Предложен механизм разрушения коллоидного комплекса: под действием подобранных ферментативных систем. Впервые показано, что стабильность виноматериалов достигается в результате совместного взаимодействия протеолитических и гемицеллюлазных ферментов, обеспечивающих разрушение белковых фракций с образованием низкомолекулярных пептидов и аминокислот.
Практическая ценность. Разработана технология плодовых вин с использованием ферментативного катализа его полимеров. Разработана принципиальная технологическая схема производства, обеспечивающая
высокую экстрактивность плодово-ягодного сырья и его способность к сокоотдаче, повышение выхода сока на 10-25% при снижении вязкости в 1,1-1,5 раза; увеличение количества сока, получаемого без отжима в 1,4-3,5 раза в зависимости от вида перерабатываемых плодово-ягодных культур, повышение качества и стабильности винодельческой продукции.
По результатам проведенной работы разработана Технологическая инструкция по использованию ферментных препаратов при производстве сливового и черносмородинового виноматериала.
Проведены производственные испытания на Государственном унитарном предприятии «Атлас» (Республика Ингушетия).
Апробация работы
На основании проведенных исследований разработаны научно-методические рекомендации по применению подобранных ферментативных систем для обработки плодово-ягодного сырья при получении виноматериалов.
Результаты и материалы диссертационной работы использованы при выполнении проектно-конструкторских работ при строительстве винодельческих предприятий: ГУП «Атлас» РИ.
Основные положения и результаты исследований представлены и обсуждены на следующих конференциях:
Международная практическая конференция «Научные основы производства ветеринарных и биологических препаратов», г. Щелково, Моск.обл., 2007 г.;
- IV Международный научно-практический симпозиум «Микробные биокатализаторы и их роль в нано- и биотехнологиях», г. Москва, 2008 г.
Публикации По теме диссертационной работы подготовлено и опубликовано 11 работ.
Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка используемой литературы, состоящего из 132 наименований, приложения. Диссертация
