Интенсификация брожения в пивоварении с использованием препарата Spirulina platensis тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.07, кандидат технических наук Бидихова, Марина Эльбрусовна

• Бидихова, Марина Эльбрусовна
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бидихова, Марина Эльбрусовна

Введение.

1. Обзор литературы.

1.1. Технологические свойства пивоваренных дрожжей.

1.1.1. Пиво как продукт биохимической деятельности дрожжей.

1.1.2. Расы дрожжей, применяемые в пивоваренном производстве и их влияние на вкус пива.И

1.1.3. Факторы стресса для дрожжей.

1.2. Способы интенсификации процесса брожения.

1.2.1. Повышение температуры брожения.

1.2.2. Повышение концентрации засевных дрожжей.

1.2.3. Использование иммобилизованных дрожжевых клеток.

1.2.4. Использование дрожжей с термотолерантными и осмофильными свойствами.

1.2.5. Использование химических веществ - «разобщителей», повышающих скорость размножения дрожжевых клеток.

1.2.6. Использование биосорбентов.

1.2.7. Использование препаратов, ускоряющих созревание пива.

1.2.8. Использование методов физического и электрофизического воздействия на дрожжи.

1.3. Роль отдельных веществ в метаболизме дрожжей.

1.3.1. Влияние некоторых химических элементов на дрожжи.

1.3.2. Влияние витаминов на жизнедеятельность дрожжей.

1.3.3. Способы активации дрожжей рода БассИаготусеБ. Использование биостимуляторов.

1.4. Использование сине-зеленых водорослей и продуктов их переработки.

1.5. Микроводоросль Спирулина платенсис.

1.6. Криогенное измельчение растительного сырья.

2. Экспериментальная часть.

2.1. Объекты, материалы и методы их исследования.

2.2. Результаты исследований и их обсуждение.

2.2.1. Характеристика препарата Спирулина платенсис и выбор его дозировки в качестве активатора брожения.

2.2.1.1. Определение технологических показателей препарата микроводоросли.

2.2.1.2. Выбор дозировки препарата.

2.2.1.2.1. Подбор оптимальной дозировки препарата Спирулина платенсис, измельченного на молотковой» дробилке.

2.2.1.2.2. Подбор оптимальной дозировки криогенно измельченного препарата.

2.2.1.3. Определение вкусового порога восприятия Спирулины.

2.2.1.3.1. Определение вкусового порога восприятия препарата в водном растворе.

2.2.1.3.2. Определение вкусового порога восприятия препарата в готовом пиве.

2.2.2. Увеличение физиолого-биохимической активности дрожжей. Динамика главного брожения при использовании препарата Спирулина платенсис: определение основных физико-химических показателей.

2.2.3. Исследование влияния препарата микроводоросли на физиологическую активность дрожжей различных генераций.

2.2.4. Разработка способа стабилизации сбраживания пивного сусла с помощью препарата Спирулина платенсис.

2.2.5. Получение гидролизата Спирулины платенсис и его влияние на процесс сбраживания пивного сусла.

2.2.6. Характеристика готового пива, полученного с использованием препарата на основе сине-зеленой водоросли

Спирулина платенсис.

3. Технологическая часть.

4. Экономическое обоснование.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интенсификация брожения в пивоварении с использованием препарата Spirulina platensis»

Актуальность работы

Пивоваренная индустрия — сложная и важная отрасль в пищевом производстве многих стран мира, в последнее время динамично развивающаяся и в России.

Важнейшими направлениями развития пивоваренной промышленности являются: повышение качества продукции, расширение ассортимента, интенсификация технологических процессов.

Пиво — тонизирующий напиток, характеризующийся чистым полным вкусом, приятной горечью, специфическим ароматом, насыщенностью диоксидом углерода, золотистым цветом, прозрачностью и блеском. Оно хорошо утоляет жажду, обладает пищевой ценностью, кроме того, является конкурентом крепким алкогольным напиткам, выполняет определенную социальную роль.

Пивоварение имеет многовековую историю, в течение которой накапливался опыт производства пива, совершенствовалась технология, улучшалось качество. Наиболее длительными стадиями приготовления пива является сбраживание сусла и созревание напитка [76]. Интенсивность процессов на этих стадиях не только определяет продолжительность приготовления пива в целом, но и существенно влияет на его качество, в первую очередь, на органолептические показатели и стойкость при хранении.

Известно, что пиво является продуктом биохимической деятельности дрожжей. Важными факторами, определяющими бродильную способность дрожжей, является их физиологическая активность и способность адаптироваться к условиям жизнедеятельности в процессе брожения. Эти условия определяют бродильную активность, углеводный и азотистый обмен, образование ферментов. Однако, в процессе жизнедеятельности дрожжей возникают так называемые «стрессовые» факторы, негативно влияющие на физиологическое состояние дрожжевых клеток, такие, как осмотический, этанольный, окислительный, температурный и другие стрессы, а также увеличение циклов генерации дрожжей.

Деятельность всех биологических структур клетки тесно связана с физиологическим состоянием организма и условиями окружающей среды. Внешние факторы определяют химический состав микроорганизмов, в том числе, и дрожжей. Он, в свою очередь обуславливает их биологическую функцию, которая зависит от синтеза ферментов и уровня их каталитического действия. Как известно, количество различных ферментов и их активность в дрожжевых клетках зависят от условий культивирования этих микроорганизмов, связанных, прежде всего, составом питательной среды.

Потеря активности ферментов и белковых соединений происходит в результате недостатка в питательной среде «факторов роста» - витаминов и некоторых микроэлементов.

В связи с вышеизложенным, актуальным в пивоварении является разработка и применение различных биодобавок, позволяющих улучшить физиологическое состояние дрожжей, их бродильные свойства, и, соответственно, интенсифицировать процесс брожения.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы являлась разработка способа интенсификации брожения с использованием в качестве активатора препарата на основе сине-зеленой водоросли "Спирулина платенсис". В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- исследовать возможность получения чистой культуры дрожжей с применением препарата Спирулина платенсис;

- разработать способ применения микроводоросли Спирулина платенсис на стадии брожения в пивоварении (определить наиболее оптимальную дозировку и форму внесения препарата);

- исследовать влияние использования препарата микроводоросли на физико-химические показатели молодого и готового пива;

- оценить влияние препарата Спирулина платенсис на технологические свойства дрожжей различных генераций; провести лабораторную и опытно-промышленную апробацию результатов.

- разработать рекомендации по активации чистой культуры дрожжей с использованием препарата Спирулина платенсис.

Научная новизна исследований

На основании анализа литературных данных, касающихся метаболизма дрожжей и их потребности в различных аминокислотах, из имеющихся биологически-активных веществ и источников аминокислот был выбран препарат Спирулина платенсис.

Проведены исследования по влиянию препарата микроводоросли на изменение аминокислотного состава сусла в процессе брожения.

Установлено, что в присутствии Спирулины происходит более интенсивное потребление некоторых аминокислот, а именно: лизина, аргинина, аспарагиновой и глутаминовой кислот, аланина, валина, метионина, фенилаланина.

Изучено влияние степени измельчения микроводоросли на качество молодого пива. Выявлена зависимость интенсификации брожения от размера частиц используемого препарата.

Исследовано влияние Спирулины платенсис на физиологическую активность дрожжей различных генераций.

Практическая ценность работы

Путем исследования препарата на основе сине-зеленой водоросли

8р1гиНпа рЫегшв на жизнедеятельность пивоваренных дрожжей разработан способ интенсификации брожения, использование которого позволяет обеспечить высокую физиологическую активность дрожжей в течение нескольких генераций.

Показано, что при внесении препарата в питательную среду процент мертвых клеток снижается на 40 %, доля клеток с гликогеном возрастает на 25-45 % по сравнению с контрольными образцами.

Определены качественные показатели готового пива, полученного с использованием дрожжей, активированных предлагаемым способом. Установлено, что применение препарата позволяет повысить степень сбраживания, в среднем, на 10-20 %.

Процесс главного брожения сокращается на 24-36 часов, процесс ® дображивания - на 3-4 суток.

Разработаны рекомендации по получению чистой культуры дрожжей с применением препарата Спирулина платенсис.

Экономический эффект от применения препарата в качестве активатора брожения для завода мощностью 1 млн. дал пива в год составит 2,7 млн. руб.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение диссертации по теме «Биотехнология пищевых продуктов (по отраслям)», Бидихова, Марина Эльбрусовна

1. Разработан способ интенсификации брожения пивного сусла с использованием в качестве активатора препарата на основе сине-зеленой водоросли Спирулина платенсис. Препарат вносится в готовую питательную среду на стадии забраживания в сухом измельченном виде или в виде водной суспензии.2. Разработан способ получения чистой культуры дрожжей с применением Спирулины, который позволяет получать посевной материал дрожжей с повышенной физиологической активностью.Показано, что при внесении препарата в питательную среду процент ® мертвых клеток снижается на 35-45 %, доля клеток с гликогеном возрастает на

28-40 %, по сравнению с контролем.3. Проведена сравнительная оценка препарата Спирулины, измельченного на молотковой дробилке и криогенно. Определено, что более эффективным является использование препарата более мелкого - криогенного измельчения.4. Исследовано влияние использования препарата на физико-химические показатели молодого и готового пива. Показано, что применение препарата позволяет повысить степень сбраживания, в среднем, на 10-20 %, содержание этанола в пиве увеличивается, в среднем, на 15-25 %. Длительность процесса главного брожения сокращается на 1-1,5 сут., дображивания — на 3-4 суток.^ 5. Исследовано влияние гидролизата Спирулины на процесс главного брожения. Внесение в питательную среду гидролизата позволяет увеличить физико-химические показатели молодого пива, увеличить выход биомассы дрожжей по сравнению с контролем, однако использование негидролизованного препарата Спирулины оказалось более эффективным.6. Исследовано влияние препарата на физиологическую активность и технологические свойства дрожжей различных генераций. Наиболее эффективным является внесение Спирулины в сусло на каждой генерации, что способствует более активному брожению и обеспечивает более глубокое сбраживание сусла.7. Рекомендованный технологический прием использования Спирулины платенсис может использоваться не только как регулярная, обязательная операция, но и для активации ослабленных в ходе технологических процессов, многократно применявшихся дрожжей и стабилизации их бродильных свойств.8. Условно-годовая экономия от внедрения препарата Спирулина платенсис в качестве активатора брожения составит 2727,8 тыс. руб при производстве 1 млн, дал пива в год.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бидихова, Марина Эльбрусовна, 2003 год

1. АС СССР 1284998. БИ № 3, 1987

2. АС СССР 532621. Питательная среда для выращивания микроорганизмов. (Сиренко А.А., Файбич М.М., Ширшов В.А....) Заявл. 25.10.74. № 2075034. Опубл.25.10.76. МКИ с 12 к 1/06. Б.И. №39, 1976, 64.

3. ГОСТ 12786-80 Пиво. Методы отбора проб.

4. ГОСТ 12787-81 Определение спирта этилового.

5. ГОСТ 12787-81 Определение экстрактивности.

6. ГОСТ 12788-87 Определение кислотности. ® 7. ГОСТ 12789-87 Определение цвета.

7. ГОСТ 12790-81 Определение углекислоты.

8. ГОСТ 30060-93 Определение органолептических показателей.

9. Абрамов Ш.А., Котенко Ц., Эфендиева Д.А. Влияние питательной ^ среды на содержание белка в дрожжах. // Прикладная биохимия и микробиология, 1994, №2 с. 275-278.

10. З.Абрамов Ш.А., Котенко Ц. и др. Морфологические и биохимические свойства нового штамма Saccharomyces cerevisiae 1-503. // Прикладная биохимия и микробиология. 1997. №3 с. 325-328.

11. Абрамов Ш.А., Котенко Ц. и др. Способ получения питательной среды для выращивания хлебопекарных дрожжей.// Пат. 2084519, Россия, с 12 №1/18, опубл. 20.07.97. Бюл. №20

12. Бартенев Ю.С. Влияние величины засева дрожжей и температуры на процессы брожения и образования высших спиртов. Автореф. дисс... К.Т.Н. МТИПП, 1973, 32.

13. Бекер М.Е., Лиепыньш Г.К., Райпулис Е.П,, Биотехнология. М, Агропромиздат, 1990, с.334.

14. Беренцвейг И.А. Исследование образования основных и побочных ® продуктов брожения с целью разработки технологии непрерывного брожения и дображивания пива. //Автореф. дисс..., канд. техн. наук,- М., 1975,0.24.

15. Богатырев А.Н., Большаков О.В., Макеева И.А., Тутельян В.А. Использование БАД в пищевых продуктах.// Пищевая промышленность, 1997, №9, стр. 19.

16. Батурина Е.Н., Батурин В.Н, Усков А.А., Пименов Е.В., Комоско Г.В., Швецов А. Способ получения хлебопекарных дрожжей. Пат. № 2113470, Россия, с 12 №1/18, опубл. 20.06.98. Бюл. №17.

17. Брандль, Шробенхаузен. Разведение чистой культуры дрожжей, ее выращивание и сохранение. // Браувельт - мир пива, 1996, №1, стр. 24.

18. Булгаков Н.И. Биохимия солода и пива. М., Пищевая промышленность, 1976,0.26.

19. Булгаков Н.И. Химия пивоварения М., Пищевая промышленность, 1964, с. 14.

20. Булдаков А. Пищевые добавки. Справочник. - СПб, 1997, с. 48.

21. Бэйн Ф. Руководство по разведению дрожжей. // Спутник пивовара, 1997, №3, с. 13. ® ®