Органические кислоты возвратных отходов хлебопекарного производства и их роль на процесс подготовки сырья к дистилляции
Аннотация. При анализе образцов сусла и бражки были идентифицированы щавелевая, яблочная, винная, янтарная, молочная и лимонная кислоты. Установлено, что содержание свободных органических кислот в бражке по сравнению с суслом выше. Степень повышения концентрации кислот в бражке зависела от их первоначального содержания в сусле.
Abstract. In the analysis of samples of wort and fermented wort were identified oxalic, malic, tartaric, succinic, lactic and citric acids. It was found that the content of free organic acids in fermented wort was higher than in initial wort. The degree of increase in the concentration of acids in fermented wort depended on their initial content in the wort.
В основе производства хлеба лежат процессы брожения теста под действием дрожжей. Под влиянием дрожжевой микрофлоры тесто разрыхляется и достигает оптимального состояния, что приводит к значительным изменениям его биохимического состава. В тесте помимо этилового спирта и углекислого газа накапливаются органические кислоты, которые являются вторичными продуктами брожения и влияют на формирование вкуса и аромата готовой продукции. Известно, что в наибольшей степени в бродящем тесте накапливаются молочная и уксусная кислоты [1].
Кроме того, в современном хлебопечении при производстве хлебобулочных изделий используются комплексные улучшители, в составе которых могут содержаться органические кислоты (лимонная, молочная, уксусная, винная) [1, 2].
При производстве дистиллятов органические кислоты сырья также имеют существенное значение. Качественный состав органических кислот и их количественное содержание оказывают влияние, как на процессы, проходящие при переработке сырья [3], его сбраживании [4], так и на процессы новообразования летучих компонентов в кубе дистилляционной установки [5].
Цель настоящих исследований состояла в определении качественного и количественного состава нелетучих двух- и трехосновных карбоновых кислот в сусле и бражке, полученных из различных видов возвратных отходов хлебопекарного производства.
Объектами исследования служили образцы сусла и бражки из возвратных отходов (6 групп):
- образец 1 (хлеб пшеничный подовый или формовой);
- образец 2 (батоны нарезные);
- образец 3 (хлеб пшенично-ржаной подовый);
- образец 4 (хлеб ржано-пшеничный подовый);
- образец 5 (хлеб ржано-пшеничный формовой);
- образец 6 (хлеб ржано-пшеничный заварной).
В исследованных образцах сусла было идентифицировано шесть свободных карбоновых кислот: щавелевая, винная, яблочная, молочная, лимонная и янтарная (таблица 1). Установлено, что концентрация отдельных органических кислот, как и их суммарное содержание варьировали в довольно широких пределах в зависимости от состава исходного сырья, способов изготовления хлеба и особенностей технологии производства. Минимальное содержание органических кислот имели образцы 1 и 2, полученные из пшеничной муки. Наиболее высокое содержание органических кислот по сравнению с другими образцами, обнаружено в образце 6, полученном из ржано-пшеничного хлеба, заварного.
Таблица 1
Влияние вида возвратных отходов хлебопекарного производства на состав свободных органических кислот в сусле
| Наименование кислоты |
Содержание в сусле, мг % |
| Образец 1 |
Образец 2 |
Образец 3 |
Образец 4 |
Образец 5 |
Образец 6 |
| Щавелевая |
7,7 |
3,6 |
10,8 |
14,2 |
14,6 |
33,5 |
| Винная |
7,2 |
4,5 |
20,7 |
84,0 |
81,3 |
117,8 |
| Яблочная |
33,1 |
20,3 |
38,6 |
55,8 |
46,8 |
75,4 |
| Молочная |
34,5 |
28,7 |
75,8 |
123,0 |
199,7 |
452,7 |
| Лимонная |
9,7 |
13,6 |
23,2 |
48,4 |
56,2 |
105,0 |
| Янтарная |
59,1 |
46,1 |
54,3 |
69,4 |
70,8 |
79,5 |
| Суммарное содержание |
151,3 |
116,8 |
223,4 |
394,8 |
469,4 |
863,9 |
В образцах из возвратных отходов, полученных с использованием разных видов муки, отмечено существенное отличие в соотношении органических кислот. Использование ржаной муки в качестве одного из ингредиентов сырья приводило к снижению доли янтарной кислоты и повышению содержания молочной кислоты. Высокое содержание молочной кислоты в сусле из ржано-пшеничного хлеба связано с использованием при производстве данного вида хлебопекарной продукции заквасок, содержащих молочнокислые бактерии.
Более интенсивное брожение приводило в свою очередь к значительному накоплению таких вторичных продуктов как винная, яблочная и лимонная кислоты. В тоже время относительно высокая концентрация свободных органических кислот в сусле из этого вида сырья создает условия для более активного роста дрожжевой массы и, следовательно, обогащения сусла азотистыми соединениями и другими продуктами их автолиза.
Таким образом, можно предположить, что дистилляты, получаемые из ржано-пшеничных возвратных отходов (образцы 3 – 6), будут в большей степени обогащены такими ценными летучими компонентами как энантовый эфир и высшие спирты, чем дистилляты из пшеничных возвратных отходов (образцы 1, 2).
Установлено, что содержание свободных органических кислот в бражке возрастало, причем степень повышения концентрации кислот зависела от их первоначального содержания в сусле (таблица 2).
Увеличение содержания органических кислот в бражке создает предпосылки для интенсивного прохождения реакций этерификации в кубе в процессе дистилляции. Известно, что повышенная кислотность и присутствие дрожжей в сусле способствуют большему накоплению в дистилляте ценных ароматобразующих компонентов, в том числе этиловых эфиров высших жирных кислот (капроновой, каприловой, каприновой).
Высокое содержание молочной кислоты в бражке из ржано-пшеничных возвратных отходов (образцы 4 - 6) позволяет прогнозировать повышенное образование этиллактата в процессе дистилляции, что может привести к появлению нежелательных оттенков в аромате и вкусе дистиллята при концентрации этого соединения свыше 150 мг/дм
3. В тоже время известно, что присутствие этиллактата в концентрации до 50-70 мг/дм
3 практически не отражается на аромате дистиллята, но придает его вкусу мягкость [6].
Таблица 2
Влияние вида возвратных отходов хлебопекарного производства на состав свободных органических кислот в бражке
| Наименование кислоты |
Содержание в бражке, мг % |
| Образец 1 |
Образец 2 |
Образец 3 |
Образец 4 |
Образец 5 |
Образец 6 |
| Щавелевая |
10,9 |
12,0 |
11,4 |
10,1 |
12,0 |
11,7 |
| Винная |
18,1 |
17,7 |
12,0 |
24,8 |
25,9 |
60,8 |
| Яблочная |
84,7 |
79,3 |
81,5 |
106,3 |
87,3 |
154,3 |
| Молочная |
198,5 |
165,1 |
240,7 |
411,2 |
570,2 |
1034,8 |
| Лимонная |
28,0 |
30,2 |
22,5 |
61,9 |
47,9 |
81,1 |
| Янтарная |
210,4 |
203,4 |
202,4 |
227,8 |
202,4 |
229,5 |
| Суммарное содержание |
550,6 |
507,7 |
570,5 |
842,1 |
945,7 |
1572,2 |
В целом, на основании исследования качественного состава и определении количественного содержания нелетучих двух- и трехосновных карбоновых кислот в сусле и бражке, полученных из различных видов возвратных отходов хлебопекарного производства установлено, что вид исходного сырья влияет как на общее содержание органических кислот, так и на их соотношение в исследованных образцах. Полученные данные могут быть положены в основу разработки рекомендаций по определению оптимальных технологических режимов подготовки данного вида сырья к дистилляции и прогнозированию качественных характеристик продукции.
Литература
1. Пучкова, Л.И. Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий. Часть I. Технология хлеба / Л.И. Пучкова, Р.Д. Поландова, И.В. Матвеева. – СПб.: ГИОРД, 2005. – 559 с.
2. Способ производства хлеба по ускоренной технологии с использованием подкисляющей добавки: пат. 2552053 Рос. Федерация / Парахина О.И., Дубровская Н.О., Кузнецова Л.И., Савкина О.А., Косован А.П. – 10.06.2015.
3. Рябова, С.М. Влияние янтарной кислоты на активность эндогенных и микробных амилаз / С.М. Рябова, Л.Н. Крикунова // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2013. – №12. – С. 7-11.
4. Крикунова, Л.Н. Влияние янтарной кислоты на метаболизм дрожжей Saccharomyces cerevisiae / Л.Н. Крикунова, С.М. Рябова, В.А. Песчанская, Л.М. Урусова // Пиво и напитки. – 2015. – № 1. – С. 36-38.
5. Оганесянц, Л.А. Изучение летучих компонентов шелковичных дистиллятов / Л.А. Оганесянц, Г.В. Лорян // Виноделие и виноградарство. – 2015. – № 2. – С. 17-20.
6. Дубинина, Е.В. Исследование корреляционной зависимости между органолептической оценкой и содержанием летучих компонентов плодовых водок / Е.В. Дубинина, Г.А. Алиева // Виноделие и виноградарство. – 2015. – №3. – С. 29-34.
Ободеева О.Н.
Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН