Инновационные биотехнологии переработки растительного сырья. Лабораторный практикум

−стаканы для затирания вместимостью 600–1000 см3;

−пробирки вместимостью 10 см3;

−стеклянная палочка;

−мерный цилиндр вместимостью 500 см3;

−воронка диаметром 100–150 мм;

−бюретка вместимостью 25 см3;

−пипетка вместимостью 20 см3;

−мерный цилиндр вместимостью 250 см3;

−конические колбы вместимостью 250 см3;

−дистиллированная вода;

−раствор гидроксида натрия концентрацией 0,1 моль/дм3;

−раствор фенолфталеина в этиловом спирте концентрацией

10 г/дм3;

−раствор йода 3 %-ный;

−марля;

−солод ячменный пивоваренный измельченный;

−ячмень пивоваренный измельченный;

−ферментные препараты амилолитического действия и/или мультиэнзимные препараты.

Последовательность выполнения работы

1. Получение проб неохмеленного пивного сусла

Затирание проводят в стеклянных стаканах, в которые отвешивают на технических весах по 100 г предварительно измельченного на лабораторной мельнице сырья (50 г ячменного солода и 50 г ячменя), мерным цилиндром заливают по 400 см3 питьевой воды температурой 50 ° С. Стакан помещают на водяную баню с температурой 50 ° С.

Проводят затирание без использования ферментных препаратов, а также с добавлением ферментных препаратов амилолитического действия и/или мультиэнзимных препаратов (обладающих активностью α-амилазы, эндо- и экзопептидаз, эндо- и экзоглюконаз) в дозировках, указанных в инструкциях к препаратам.

21

Делают выдержку при температуре 50 ° С в течение 40 мин в водяной бане, далее температуру затора поднимают до 63 ° С и выдерживают в течение 30 мин, затем нагревают затор до 70 ° С и выдерживают до полного осахаривания. Контроль процесса осахаривания проводят по йодной пробе (см. лабораторную работу № 1).

Далее затор подогревают до 78 ° С, выдерживают в течение 10 мин и фильтруют в мерный цилиндр через несколько слоев марли. Оставшуюся на марле дробину промывают питьевой водой с температурой 78–80 ° С до тех пор, пока общий объем сусла не достигнет 0,5 л.

Полученные пробы сусла охлаждают до 20 ° С и анализируют по органолептическим и физико-химическим показателям.

2. Оценка качества проб сусла

по органолептическим показателям

Пробы сусла оценивают по следующим органолептическим показателям качества: внешний вид, цвет, вкус и аромат.

3. Оценка качества проб сусла

по физико-химическим показателям

3.1. Определение экстрактивности начального пивного сусла

Показатель экстрактивности начального пивного сусла характеризует массовую долю сухих веществ в сусле, выраженную в процентах [2]. Для определения данного показателя применяют ареометрический метод.

Стеклянный цилиндр, тщательно вымытый и высушенный, устанавливают на поддон. Осторожно, избегая образования пены, наливают в цилиндр испытуемое сусло с температурой 15–25 ° С. Затем осторожно опускают в цилиндр чистый сухой ареометр-сахаромер, не выпуская из рук раньше, чем он опустится до деления, соответствующего предполагаемой массовой доле сухих веществ.

После того как сахаромер примет устойчивое положение, его необходимо легким толчком погрузить глубже на 1–2 деления и подождать, пока он придет в равновесие.

22

Окончательный отсчет проводят через 2–3 мин, необходимые для выравнивания температуры, по верхнему краю мениска. Во время определения необходимо строго следить, чтобы сахаромер не прикасался к стенкам цилиндра. Затем отмечают температуру испытуемого сусла, проверив показания термометрической шкалы сахаромера с помощью термометра с ценой деления шкалы 0,1 ° С. Если температура отличается от 20 ° С, вносят соответствующую поправку к показаниям сахаромера на температуру в соответствии с табл. 2.1.

За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Результат округляют до первого десятичного знака.

3.2. Определение активной кислотности

Активную кислотность измеряют с помощью pH-метра по методике, изложенной в паспорте, прилагаемом к прибору. Правильность работы рН-метра проверяют по буферным растворам.

23

3.3. Определение титруемой кислотности

Кислотность пивного сусла – это показатель общего содержания в пивном сусле титруемых щелочью кислот и кислых солей, выраженный в кислотных единицах [2]. Одна кислотная единица (к. ед.) – это единица кислотности пива (сусла), эквивалентная 1 см3 раствора гидроксида натрия концентрацией 1 моль/дм3 на 100 см3 пива (сусла) [6].

Титруемую кислотность пивного сусла определяют по ГОСТ 12788-87 [4]. Метод основан на нейтрализации всех находящихся в сусле кислот и кислых солей раствором гидроксида натрия, окончание которой устанавливается по изменению окраски фенолфталеина.

Для этого пипеткой отбирают 10,0 см3 сусла, вносят в коническую колбу вместимостью 100 см3, затем добавляют мерным цилиндром дистиллированную воду объемом 40 см3 и капельницей 3–4 капли раствора фенолфталеина.

Содержимое колбы титруют из бюретки раствором гидроксида натрия до появления слабой розовой окраски, которая должна сохраняться не менее 30 с. Если окраска исчезает раньше, процесс титрования продолжают.

Кислотность сусла (X) в см3 раствора гидроксида натрия концентрацией 1 моль/дм3 на 100 см3 сусла вычисляют по формуле:

определяемый по ГОСТ 25794.1-83.

Получаемые результаты

Полученные данные записывают, делают выводы о влиянии ферментного препарата на эффективность процесса затирания и качество неохмеленного сусла.

Содержание отчета

Студентам необходимо оформить отчет с указанием цели работы, основных теоретических положений, а также описанием последовательности выполнения работы, полученных результатов и выводов.

24

Контрольные вопросы

1.Перечислите основное сырье пивоваренного производства.

2.Какие виды несоложеных материалов применяются в пивоварении? С чем связана популярность их применения в производстве массовых сортов пива?

3.Перечислите основные стадии производства пива.

4.Какова роль ферментов в производстве пива?

5.В каких случаях возникает необходимость применения ферментных препаратов в пивоварении?

Лабораторная работа № 3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ

В ВИНОДЕЛИИ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Технология виноделия основана на регуляции процессов, катализируемых ферментами сырья, его микробиоты, культурных штаммов дрожжей и бактерий. Наряду с этим используются промышленные препараты гидролитических ферментов различной специфичности.

Обработку ферментными препаратами проводят на стадиях получения сока, подготовки сусла к брожению, стабилизации вин. Способ применения ферментных препаратов определяется качеством сырья и видом вырабатываемой продукции [10].

В настоящее время ферменты служат не только действенным средством повышения эффективности прессования и осветления вин, но и ингредиентом для улучшения их качества путем влияния на аромат, «тело» и текстуру [12].

При выделении сока используют целые грозди винограда или ягоды без гребней. Основное препятствие к выделению сока – влагоудерживающая способность сырья и вязкость жидкой фазы, связанная с наличием полисахаридов (преимущественно пектиновых веществ).

Выход сока и скорость фильтрации определяются, в основном, степенью расщепления наиболее гидрофильного полимерного компонента – пектина. В виноградных ягодах присутствует протопектин (компонент клеточных стенок), растворимый пектин клеточного сока и промежуточные формы трансформации протопектина в растворимый пектин. Расщепление пектиновых веществ винограда катализи-

25

руют присутствующие в ягодах пектинэстераза, полиметилгалактуроназа, полигалактуроназа, пектинтрансэлиминазы, ферменты гидролиза нейтральных полисахаридов пектина.

При разрушении ягод в процессе получения сока протопектин приходит в соприкосновение с растворимыми формами пектинрасщепляющих ферментов. Это ускоряет естественный процесс деградации пектиновых веществ, имеющий место при созревании ягод. При относительно невысоком содержании пектина он может быть расщеплен ферментами сырья. При обработке ягод с высоким содержанием пектина (например, ягод винограда американских сортов) применяют обработку пектолитическими ферментными препаратами [10]. В состав данных препаратов, как правило, входят пектинлиаза, пектинметилэстераза и полигалактуроназа. Пектинлиаза разрывает пектиновую цепь между двумя метилированными галактуроновыми кислотами, а полигалактуроназа действует на неметилированный субстрат. Пектинметилэстераза не деполимизирует пектин, а высвобождает молекулу метанола из эфира галактуроновой кислоты, облегчая тем самым действие полигалактуроназы. Расщепляя пектин, пектиназы обеспечивают целый ряд технологических преимуществ, в частности, ускорение предферментационных стадий, увеличение выхода сусла, улучшение прозрачности и прессования, что, в конечном счете, приводит к повышению качества виноградного сусла, улучшению вкуса и аромата вина и увеличению содержания полифенолов [12].

Использование ферментных препаратов гидролитического действия используют также для стабилизации вин от коллоидных помутнений [10].

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Цель работы – приготовление виноградного сусла без обработки и с обработкой мезги ферментными препаратами, изучение влияния ферментных препаратов на выход и качество получаемого сусла.

Материалы, оборудование, реактивы:

−весы технические;

−лабораторный пресс;

26

−электроплитка;

−водяная баня;

−термометр технический с диапазоном измерения температур

0–100 ° С;

−рефрактометр;

−pH-метр;

−стаканы вместимостью 50 см3;

−стаканы вместимостью 600–1000 см3;

−стеклянная палочка;

−мерный цилиндр вместимостью 500 см3;

−воронка диаметром 100–150 мм;

−бюретка вместимостью 25 см3;

−пипетка вместимостью 1 см3;

−пипетка вместимостью 10 см3;

−мерный цилиндр на 50 см3;

−конические колбы вместимостью 250 см3;

−дистиллированная вода;

−раствор гидроксида натрия концентрацией 0,1 моль/дм3;

− раствор бромтимолового синего, приготовленный по ГОСТ 32114;

−буферный раствор (рН 7,0), приготовленный по ГОСТ 32114;

−марля;

−ватные диски;

−пипетка на 10 см3;

−виноград свежий технических сортов;

−ферментные препараты пектолитического действия и/или мультиэнзимные препараты.

Последовательность выполнения работы

1. Получение проб виноградного сусла

Ягоды винограда раздавливают вручную с отделением гребней. Полученную мезгу делят на несколько примерно равных частей, каж-

27

дую из которых взвешивают. Одну из частей помещают в лабораторный пресс и отжимают сок.

Другие части помещают в стаканы вместимостью 600–1000 см3, нагревают на водяной бане до температуры 45–55 ° С и вносят ферментные препараты пектолитического действия и/или мультиэнзимные препараты в дозировках, указанных в инструкциях к препаратам. Проводят выдержку мезги с ферментами при данной температуре в течение 30–150 мин. Затем отжимают сок из обработанных проб мезги на лабораторном прессе.

Полученные пробы сока очищают от крупных частиц мякоти путем фильтрации через несколько слоев марли. Отмечают выход сока, который выражают в см3 из 1,0 кг мезги.

2. Оценка качества проб сусла

по органолептическим показателям

Пробы сусла оценивают по следующим органолептическим показателям качества: внешний вид, цвет, вкус и аромат.

3. Оценка качества проб сусла

по физико-химическим показателям

3.1. Определение массовой концентрации сахаров

Массовую концентрацию сахаров в виноградном сусле определяют рефрактометрическим методом по ГОСТ 27198-87 [5]. Метод основан на зависимости показателя угла преломления луча света, проходящего через сусло, от массовой доли сухих растворимых веществ в этом сусле. Методика подготовки рефрактометра к работе и проведения анализа приведена в лабораторной работе № 1. Далее по этому показателю находят массовую концентрацию сахаров в граммах в 100 см3 сусла в соответствии с табл. 3.1.

28

Таблица 3.1

Зависимость массовой концентрации сахаров в виноградном сусле от массовой доли сухих веществ в нем

3.2. Определение активной кислотности

Активную кислотность измеряют с помощью pH-метра по методике, изложенной в паспорте, прилагаемом к прибору. Правильность работы рН-метра проверяют по буферным растворам.

29

3.3. Определение массовой доли титруемых кислот

Титруемая кислотность – сумма свободных кислот и их кислых солей виноградного сусла, выраженная в граммах на кубический дециметр (грамм на литр). Массовую концентрацию титруемых кислот в виноградном сусле определяют по ГОСТ 32114-2013 [7]. Метод основан на кислотно-щелочном титровании определенного объема продукта в присутствии индикатора бромтимолового синего до получения нейтральной реакции.

В коническую колбу наливают мерным цилиндром 25 см3 дистиллированной воды, пипетками 1 см3 раствора бромтимолового синего и 10 см3 исследуемого сусла, затем титруют раствором гидроксида натрия молярной концентрации 0,1 моль/дм3 до появления зеле- но-синей окраски, а затем сразу же приливают 5 см3 буферного раствора (рН 7,0). Полученный раствор служит раствором сравнения.

Затем в другую коническую колбу отмеряют пипеткой 10 см3 исследуемого сусла, мерным цилиндром 30 см3 дистиллированной воды, добавляют пипеткой 1 см3 раствора бромтимолового синего и титруют раствором гидроксида натрия молярной концентрации 0,1 моль/дм3 до появления окраски, идентичной окраске раствора сравнения.

Массовую концентрацию титруемых кислот, г/дм3 (г/л), в пересчете на винную кислоту вычисляют по формуле:

X = V × K ×1000 , 10

где V – объем раствора гидроксида натрия молярной концентрации 0,1 моль/дм3, израсходованный на титрование 10 см3 сусла, см3;

К – масса оттитрованных кислот, соответствующая 1 см3 раствора гидроксида натрия молярной концентрации 0,1 моль/дм3 и равная для винной кислоты – 0,0075 г;

1000 – коэффициент пересчета результатов на 1 дм3; 10 – объем исследуемого продукта, взятый для титрования, см3.

Вычисление проводят до второго десятичного знака. За окончательный результат принимают среднеарифметическое значение двух параллельных определений, округленное до первого десятичного знака.

30