Применение ферментных препаратов наиболее перспективно в производстве плодово-ягодных и виноградных соков, вин и безалкогольных напитков. Ферментные препараты должны удовлетворять требованиям, предъявляемым технологией получения конкретного продукта к типу катализируемых реакций и к условиям их действия, т.е. рН, температуре и некоторым другим факторам, обусловливающим эффективность действия препарата в данной среде. Чтобы получить ясное представление о том, каким должен быть ферментный препарат того или иного назначения, и правильно определить технологические режимы его применения, необходимо установить, на какой стадии технологического процесса он должен быть использован, какие превращения он должен осуществлять и на какие вещества не должен действовать. Поэтому используют либо набор ферментных препаратов, содержащих строго определенный комплекс ферментов, либо препараты индивидуальных ферментов.

7.1. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ СОКОВ,
СОКОВ-НАПИТКОВ И ВИН

Соки получают из разнообразных плодов и ягод. В зависимости от способов приготовления и состава производят соки следующих видов:

• натуральные (без сахара, с мякотью или без нее);
• купажированные (смешанные соки различных плодов: грушево-яблочный, яблочно-вишневый, яблочно-виноградный, яблочно-клубничный, яблочно-земляничный и др.);
• концентрированные (с содержанием сухих веществ 55–70 %).

В большинстве плодов и ягод до 90 % питательных веществ находятся в растворенном состоянии, поэтому плодовые и ягодные соки по своим пищевым и диетическим свойствам практически не уступают свежим фруктам.

На соки перерабатывают яблоки, вишни, абрикосы, сливы, черную, красную и белую смородину, малину, крыжовник, землянику, виноград, цитрусовые и дикорастущие ягоды. Из ягодных соков наиболее ценятся черносмородиновый и малиновый соки.

Производство яблочных пастеризованных соков

Для переработки на соки наиболее пригодны сорта яблок с умеренной кислотностью и повышенным содержанием Сахаров (соотношение содержания Сахаров, %, к содержанию кислот, %, – 20:40).

Наиболее приятные по вкусу соки изготовляют из смеси плодов нескольких сортов яблок в соотношении: 40–50% яблок с умеренной кислотностью и повышенной сахаристостью, 20–30 % с повышенной кислотностью (например, Антоновка) и 20–30% яблок ароматных (например, Макинтош).

Для получения сока плоды тщательно моют и сортируют, удаляя подгнившие, с червоточинами и грязные и направляют на измельчение в дробилку. Ее регулируют так, чтобы дольки плодов по толщине не превышали 3–4 мм. Мезга с плододробилок по корыту поступает в бункер над свободным поддоном пак-пресса. При отсутствии пак-пресса пользуются обычным винтовым или гидравлическим прессом, но загружают мезгу в пакетах.

Прессование мезги продолжается 25–35 мин. Сок после прессов идет на очистку, где его процеживают через густое сито, нагревают в трубчатых пастеризаторах до 90 °С и охлаждают до 40...45 °С, пропускают через сепараторы и фильтруют на пластинчатом фильтре-прессе. Очищенный прозрачный сок пропускают через трубчатый вакуум-подогреватель, нагревают до температуры 85...90 °С и разливают в чистые, предварительно пропаренные банки, закрывают стерильными крышками и через 30–40 мин охлаждают под душем до температуры 30... 35 "С. Если сок фасуют в литровые банки или другие мелкие емкости, то подогревают его только до температуры 45...55 °С и в герметизированных банках пастеризуют в автоклаве при температуре 90 °С (литровые банки – в течение 20 мин; пол-литровые банки – 15 мин; банки вместимостью 0,35 дм³ – 10 мин).

В последние годы все большее распространение приобретает производство соков с мякотью, потому что они значительно полезнее осветленных соков, хотя по внешнему виду менее привлекательны. Для производства соков с мякотью используют экстрактор, которым отбирается сок с частичками мелкоизмельченной мякоти, а также гомогенизатор, доводящий сок с мякотью до однородной консистенции и предотвращающий его расслоение при дальнейшем хранении.

Для сохранения натурального цвета сока с мякотью в него добавляют 0,05–0,1 % аскорбиновой кислоты; если яблоки кислые, то добавляют 3–5 % сахара, чтобы соотношение сахара и кислоты достигло 20:1. После этого сок последовательно пропускают через гомогенизатор и деаэратор, фасуют, закупоривают и пастеризуют так же, как и очищенный сок.

Сливовые и абрикосовые соки

Спелые высококачественные плоды лучших помологических сортов прогревают паром до размягчения, протирают на протирочных машинах, специально предназначенных для косточковых плодов. Для придания соку более приятного вкуса и частичного разжижения протертую массу смешивают с 25–30%-м сахарным сиропом в соотношении, при котором сахарокислотный индекс равен 25–30, а кислотность – не менее 0,8 %.

Для того чтобы сок с мякотью сделать однородным по консистенции, его пропускают через гомогенизатор, а затем нагревают до температуры 45...50 °С, фасуют в тару, герметизируют и пастеризуют при тех же условиях, что и яблочный сок.

Вишневый сок

Зрелые плоды правильно подобранных и сочетающихся сортов моют под душем и измельчают на вальцовых дробилках так, чтобы не раздавливать косточки; сок отпрессовывают. Выход сока увеличивается и усиливается его цвет, если вишни перед прессованием быстро нагреть паром до температуры 85...90°С без предварительного измельчения. Сок после фильтрации смешивают с 65–70%-м сахарным сиропом в таком соотношении, чтобы отношение количества сахара, %, к количеству кислоты, %, составляло 15:20, а кислотность сока была не менее 0,8%.

Пастеризуют сок при температуре 85 °С, фасуют и выдерживают горячим так же, как и яблочный сок.

Ягодные соки

Зрелые ягоды смородины, крыжовника, малины и некоторых сортов земляники имеют кислый вкус, поэтому соки из них перед пастеризацией подслащивают сахарным сиропом в необходимом количестве для того, чтобы довести сахарокислотный индекс до 15–20, не уменьшая содержания кислоты ниже 0,8–1,2 % (для сока из черной смородины 1,5 %).

Ягоды из красной и белой смородины после измельчения на вальцовых дробилках направляют на прессование. Черную смородину, малину и крыжовник подогревают до температуры 85 °С без измельчения, а потом прессуют. Ягоды земляники перед прессованием не подогревают и не измельчают.

Сок фильтруют, смешивают с 60–70%-м сахарным сиропом, при возможности деаэрируют, затем разливают в мелкую тару и пастеризуют при температуре 85 °С.

Из ягод производят также и гомогенизированные соки с мякотью, т.е. прогретую массу пропускают через протирочную машину. После смешивания с сахарным сиропом соки пропускают через гомогенизатор, подогревают до температуры 50 °С, деаэрируют, фасуют в мелкую тару и пастеризуют в автоклавах при температуре 85 °С.

Производство плодово-ягодных соков-напитков

В общем виде технологическая схема производства плодово-ягодных соков-напитков (натуральные, осветленные, купажированные, с сахаром) предусматривает выполнение операций, последовательность которых приведена на рисунке 7.1.

Рис 7 1. Принципиальная технологическая схема производства плодово-ягодных соков-напитков
(натуральные, осветленные, купажированные, с сахаром)

При производстве натурального сока поступившие на переработку плоды и ягоды направляют на мойку, после чего их инспектируют, измельчают и обрабатывают полученную мезгу. Мезгу, плоды и ягоды, если нет необходимости в их измельчении, направляют на прессование; полученный сок процеживают и отправляют в емкости для сбора сока.

При производстве осветленного сока часть его подвергается осветлению путем оклейки, сепарированию, после чего сок подогревается, охлаждается и направляется на фильтрование, а затем на деаэрацию.

Производство натурального купажированного сока существенно не отличается от производства осветленного сока. При необходимости соки подвергаются подслащиванию.

Далее соки подогревают, фасуют в специально подготовленную тару, стерилизуют и оформляют в виде готовой продукции.

Плодово-ягодные вина

Плодово-ягодное вино – это напиток, полученный путем спиртового брожения сока или мезги свежих плодов и ягод либо сока, полученного из предварительно подброженной мезги с добавлением спирта (за исключением вин, содержащих избыток СО₂, столовых и некрепленых) и сахара.

В целом технология плодово-ягодного виноделия имеет много общего с технологией виноградных вин, так как в их основе лежат единые принципы, требующие проведения последовательного ряда определенных технологических операций (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Принципиальная аппаратурно-технологическая схема получения плодово-ягодных вин

Различие заключается в химическом составе и технологических свойствах сырья, используемого для приготовления плодово-ягодных вин.

Плодово-ягодные вина подразделяются на сортовые и купажные. Сортовые вина вырабатывают из одного сорта данного вида плодов или ягод, а также из нескольких сортов одного вида плодов или ягод; купажные вина – из смеси соков разных видов плодов и ягод.

Сырье, поступающее на переработку, должно быть в стадии технической зрелости.

Плоды транспортируют на переработку навалом в кузовах автомашин или в ящиках и контейнерах. Выгрузку сырья осуществляют в приемные бункера. Сырье из бункера подается транспортирующими устройствами, элеваторами и транспортерами на мойку и инспекцию – операции, которые являются специфичными для плодово-ягодного виноделия, поскольку сырье нередко поступает на винзавод загрязненным различными посторонними примесями. Мойка осуществляется в унифицированных моечных машинах для разнообразного сырья. Некачественные, поврежденные плоды, листья, траву и другие посторонние предметы отделяют от сырья на инспекционных транспортерах, устанавливаемых после моечных машин. Для измельчения сырья используют дробилки разных типов. Полученную в результате дробления плодово-ягодного сырья мезгу для предохранения от действия вредной микрофлоры и предотвращения окисления сульфитируют из расчета до 1000 мг SО₂ на 1 кг. Для лучшего извлечения сока мезгу обрабатывают пектолитическими ферментными препаратами, теплом или проводят настаивание с подбраживанием.

Для извлечения сока обработанную мезгу направляют на стекатели различного типа. Завершающей стадией получения сока является прессование мезги в кассетных и шнековых прессах. Выход сока составляет от 53 до 85,5 дал/т в зависимости от вида сырья. Полученный сок осветляют отстаиванием, обработкой осветляющими веществами и ферментными препаратами, затем декантируют, центрифугируют или фильтруют.

Осветленный сок перед брожением при необходимости подсахаривают, чтобы входная сахаристость была достаточной для накопления в сброженном виноматериале требуемого количества спирта. В качестве азотного питания для дрожжей рекомендуется вносить в соки хлорид аммония или раствор аммиака. Сбраживание плодово-ягодных соков осуществляется чистыми культурами дрожжей Saccharomyces cerevisiae (S. vini) при температуре 20 °С. Продолжительность брожения неподсахаренного сока 7–9 сут.

Сброженные плодово-ягодные соки содержат спирт, как правило, в количестве 5 об. % и нестойки к микробиологическим загрязнениям. Поэтому, если сброженные соки в дальнейшем предполагается использовать для получения крепленых вин, их консервируют сульфитированием до содержания H₂SО₃ 300 мг/дм³ и добавляют этанол до 16 об. %. Такие сброженно-спиртованные соки являются основным продуктом-полуфабрикатом для производства крепленых вин.

К купажированию виноматериалов прибегают в том случае, когда нужно получить однородную партию сортового вина или в случае производства купажных вин. При купажировании соков одновременно доводят содержание спирта, сахара и титруемую кислотность до требуемых кондиций путем добавления в купаж спирта, свекловичного сахара или меда, лимонной кислоты, а также проводят обработку купажа осветляющими и стабилизирующими средствами.

Виноматериалы, склонные к помутнениям, а также содержащие взвеси, обрабатывают как традиционными средствами (бентонитом, желатином и др.), так и пектолитическими ферментными препаратами.

Деметаллизацию осуществляют с помощью ионного обмена, связывания металлов в прочные растворимые комплексы с помощью лимонной кислоты и трилона Б и удаления металлов в виде труднорастворимых соединений с помощью фосфорсодержащих комплексов. Обработанные виноматериалы, стойкие к помутнениям, снимают с осадка и фильтруют. Розлив отфильтрованных вин осуществляют на том же оборудовании, которое предназначено для виноградных вин. Для предотвращения микробиальных помутнений столовых вин следует использовать бутылочную пастеризацию или горячий розлив.

Виноградные вина

К виноградным винам относятся натуральные, оригинальные и специальные. Натуральные вина получают в результате полного или частичного сбраживания сахара, содержащегося в сусле, без добавления спирта. Схема производства вин этой группы приведена на рисунке 7.3.

Натуральные белые сухие вина получают из винограда с содержанием сахара 18–20% и титруемой кислотностью 7–9г/дм³. При получении сусла используют мягкий режим обработки, исключающий измельчение гребней и кожицы. Сусло сбраживают при температуре 14... 18 °С с последующим быстрым снятием с дрожжей. В белых винах не допускаются тона окисленности, поэтому на всех технологических стадиях производства виноматериал предохраняют от окисления кислородом воздуха.

Натуральные красные сухие вина имеют большую экстрактивность, высокое содержание фенольных веществ. Виноград перерабатывают по красному способу (см. рис. 7.3).

Рис. 7.3. Стадии получения натуральных виноградных вин

Натуральные полусухие и полусладкие вина получают при частичном сбраживании Сахаров сусла или мезги либо купажированием сухих виноматериалов с консервированным суслом без внесения спирта. Используют виноград белых, розовых и красных сортов сахаристостью 20–22 %, с титруемой кислотностью 6–10 г/дм³.

Вино виноградное оригинальное получают путем полного или частичного сбраживания свежего виноградного сусла, мезги или восстановленного виноградного сусла с использованием пищевой вкусоароматической добавки или без нее.

Специальные вина – крепкие, десертные и ликерные – получают полным или неполным сбраживанием сусла или мезги с добавлением этанола. Допускается использование концентрата виноградного сока или мистеля. Для производства крепких и десертных вин используют виноград с высоким содержанием сахара – 24–26 % и выше.

Одна из наиболее важных причин использования ферментных препаратов – их действие на полимеры сока, сусла и вина (белки, пектиновые вещества, нейтральные полисахариды).

Высокомолекулярные вещества, в частности белки, способны вызывать в виноградных винах помутнения; кроме того, повышенное содержание высокомолекулярных веществ затрудняет процесс первичной переработки винограда и обработки молодого вина. Сусло и вина с высоким содержанием этих веществ плохо осветляются, с трудом поддаются стабилизации. Ферментные препараты, ускоряя процесс гидролиза белков и полисахаридов, способны повысить стабильность виноградных вин к помутнениям.

Отечественные ферментные препараты, используемые в производстве соков, напитков и вин, представляют собой комплекс ферментов пектолитического и протеолитического действия. Кроме того, в препаратах активны мацерирующие ферменты, способные интенсивно разрушать растительную ткань. Введение таких препаратов в мезгу увеличивает выход сока. При этом происходит не только гидролиз высокомолекулярных веществ, но и их экстракция из твердых частиц раздробленных ягод.

7.2. ЦЕЛИ ПРИМЕНЕНИЯ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ
И БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ, ПРОИСХОДЯЩИЕ
ПОД ДЕЙСТВИЕМ ФЕРМЕНТОВ НА СТАДИЯХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

В настоящее время ферментные препараты используют для обработки ягодной и виноградной мезги с целью ускорения процесса отделения сока, увеличения его общего выхода и особенно выхода более высококачественных «самотечных» фракций, ускорения процесса осветления сока, сусла и молодых виноматериалов, интенсификации биохимических процессов, протекающих при созревании вин.

Изучение биохимических процессов, являющихся следствием воздействия ферментов, внесенных в виноградное сусло или мезгу, позволяет сформулировать требования к технологии их использования, наметить пути ее совершенствования с целью расширения области применения ферментных препаратов при производстве не только ординарных, но и марочных вин.

Основной биохимический процесс, протекающий в плодово-ягодной мезге и соке при его обработке ферментными препаратами или при комплексном применении термической и ферментативной обработки, – гидролиз пектиновых веществ. Но наряду с этим происходят превращения белков, целлюлозы, гемицеллюлозы и ряда других соединений.

При ферментативной обработке мезги эти превращения вызывают полное нарушение первичного состояния тканей плодов, а при обработке сока изменяют его осветляющую способность и химический состав.

Согласно современным представлениям сокоотдача плодов и ягод зависит от клеточной проницаемости тканей плодов; особенностей анатомического строения и физико-механических свойств сырья; вязкости сока и консистенции плодовой мякоти, зависящей от количественного и качественного состава пектиновых веществ. Каждая растительная клетка имеет свою собственную оболочку, окружающую протоплазму и защищающую клетку от внешних воздействий, придавая ей прочность. Отдельные клетки скрепляются между собой с помощью межклеточного вещества, образующего срединную пластинку.

Под клеточной оболочкой находится плазмалемма, регулирующая проникновение в клетку тех или иных соединений.

При извлечении сока из плодов и ягод необходимо обеспечить выделение его из вакуолей и иметь при этом как можно меньше обрывков клеток и тканей.

Химический состав клеточного сока различных тканей плодов и ягод неодинаков. Для большинства видов сырья желательно извлекать клеточный сок из основной ткани, не затрагивая при этом сок покровных и механических тканей. При извлечении сока из белых сортов винограда переход дубильных веществ из покровной ткани (кожицы) вызывает резкое ухудшение его качества. Для некоторых видов сырья, наоборот, желательно извлекать сок не только из основных, но и из покровных, а иногда и механических тканей. Для получения высококачественного сока из черники, черной смородины, ежевики, кизила, терносливы, красных сортов ткемали и винограда необходимо максимальное извлечение сока из покровных тканей, содержащих основное количество красящих веществ. При получении вишневого сока также важно максимальное извлечение сока из покровных тканей, кроме того, для улучшения аромата сока частично извлекают и амигдалин из косточек.

При извлечении сока необходимо учитывать специфичность строения клеток и тканей плодов и ягод.

Различные формы пектиновых веществ в плодово-ягодном сырье находятся в подвижном состоянии и в значительной степени обусловливают физико-механические свойства тканей плодов.

Пектиновые вещества подразделяют на несколько групп: протопектин – нерастворимое в воде соединение сложного химического строения; пектиновая кислота – полигалактуроновая кислота, в малой степени этерифицированная остатками метанола; пектин – почти полностью этерифицированная пектиновая кислота; пектовая кислота – полигалактуроновая кислота; пектинаты – соли пектиновой кислоты и пектаты – соли пектовой кислоты.

Исключительно сложная структура протопектина пока еще точно не определена, но все же основные очертания этого полисахарида можно прогнозировать.

Протопектин – водонерастворимый «материнский» полиуронид растений, в его состав входят пектин, пектиновые вещества, молекулы целлюлозы, ионы Са, Mg, остатки фосфорной и уксусной кислот, сахара и т.д. Протопектин клеточной стенки отличается от протопектина срединной пластинки более высокой степенью этерификации и меньшим содержанием поливалентных ионов металлов (Са, Mg, Fe).

Пектиновые вещества представляют собой полисахариды, состоящие из остатков D-галакгуроновой кислоты, связанных α-1,4- связью. Они могут быть метоксилированы по шестому углеродному атому. Предельная степень этерификации 16,2 %, обычно в пектине она не превышает 14,9–15,2 %.

Пектины очень сложны и многокомпонентны. Пектиновые вещества содержат галактуронаны и рамногалактуронаны, в которых С₆-атом окислен до карбоксильной группы; арабинаны; галактаны и арабаногалактаны.

Рамногалактуронаны являются основными составляющими пектиновых веществ.

Главные цепи рамногалактуронанов состоят в основном из остатков D-галактуроновой кислоты, соединенных α-1,4-связями с 1–4 % α-рамнозных остатков (1 остаток на 25 остатков галактуроновой кислоты), соединенных β-1,2- и β-1,4-связями с остатками галактуроновой кислоты. Боковые цепи рамногалактуронанов отличаются составом и длиной ответвлений. Длинные растянутые боковые цепи обычно бывают однородными полимерами, состоящими из остатков либо галактуроновой кислоты, либо арабинозы. Короткие боковые цепи более разнообразны.

При ферментативной обработке плодово-ягодной мезги и соков пектиновые вещества подвергаются сложным превращениям, направленность которых зависит от состава ферментов в сырье и препаратах.

Действие пектолитических ферментов на пектин плодов и ягод различается по типу разрыва связей (гидролитический или лиазный) и характеру разрыва (концевой или неупорядоченный).

Наиболее изучено действие на пектин пектинэстераз (3.1.1.11) и полигалактуроназ (3.2.1.15). Пектинэстераза гидролизует пектин – метиловый эфир галактуроновой кислоты по реакции:

Пектин + Н₂О = Метанол + Пекговая (полигалактуроновая) кислота

При этом фермент в первую очередь гидролизует такие метил- эфирные группы, которые с обеих сторон окружены свободными карбоксильными группами.

Полигалактуроназы различаются по атакуемым субстратам и механизму действия. Эндополигалактуроназа гидролизует молекулу пектина (эндо-ПМГ) или пектовой кислоты (эндо-ПГ) на более короткие цепи галактуронана или олигоурониды, что вызывает резкое снижение вязкости пектиновых растворов.

Под действием экзополигалактуроназ гидролизуются концевые α-1,4-связи полигалактуронана, начиная от нередуцирующего конца цепи.

Скорость расщепления деэтерифицированной молекулы пектина под действием полигалактуроназ в 160 раз превышает скорость гидролиза этерифицированного продукта. Это особенно проявляется при добавлении препарата пектинэстеразы, отщепляющей метильные группы. Считают, что чем меньше метоксильных групп содержит пектин, тем быстрее идет его гидролиз.

Гидролиз пектина происходит в две стадии. На первой стадии быстро разрывается до 55 % связей, а на второй – происходит полный гидролиз, но значительно медленнее.

Доказано, что расщепление α-1,4-связей пектиновых веществ может протекать негидролитическим путем. В результате такого расщепления образуются ненасыщенные мономерные дериваты галактуроновой кислоты (4-диокси-5-кетогалактуроновая кислота). Ферменты, катализирующие эту реакцию, были названы трансэлиминазами.

Установлено, что трансэлиминаза действует так же, как и полигалактуроназа, понижая вязкость пектина и образуя один моль восстановленного сахара на каждую гидролизованную α-1,4-связь. Фермент пектинтрансэлиминаза расщепляет ненасыщенные связи дигалактуроновой кислоты, начиная с восстанавливающего конца цепи полигалактуроновой кислоты. Пектин при этом гидролизуется, но не до конца. Фермент не гидролизует связанный пектин (полиметилгалактуронидметилглюкозид), а катализирует расщепление пектиновых субстратов путем трансэлиминации.

При изучении физико-химического механизма процесса образования водорастворимых пектинов за счет водонерастворимых было установлено, что фермент пектинтрансэлиминаза активно гидролизует молекулы пектина, не действуя на пектиновую кислоту.

Как и полигалактуроназы, лиазы разделяют в зависимости от предпочитаемого субстрата и механизма действия: по расположению разрываемых связей – на эндо- и экзофермент, по субстратной специфичности – на пектинтрансэлиминазу (ПТЭ) и полигалактуронаттрансэлиминазу (ПГТЭ).

Эндофермент с неупорядоченным механизмом действия расщепляет молекулу полигалактуронида в различных местах цепи с образованием ненасыщенных галактуронидов и олигогалактуронидов. Экзофермент отщепляет концевые остатки ненасыщенной галактуроновой кислоты. Многими авторами отмечено активизирующее действие ионов Са²⁺ на ПТЭ.

Предложены следующие схемы действия ПТЭ и ПГТЭ:

Ферментативный гидролиз пектиновых веществ – это сложный процесс, протекающий под действием целого комплекса ферментов. Различные ферменты пектолитического комплекса специфичны в отношении действия на молекулу пектина, оптимума рН, температуры и влияния на их активность различных химических соединений.

С целью максимального извлечения сока и облегчения его осветления путем гидролиза пектиновых веществ плодов и ягод необходимо учитывать свойства пектолитических ферментов самого сырья и вносимых препаратов. В зависимости от химического состава сырья нужно вносить препараты с определенным комплексом пектолитических ферментов и создавать оптимальные условия их действия путем подбора режима обработки.

Для снижения количества отходов, полного размельчения сырья и получения гомогенных соков с мякотью, не подвергающихся расслаиванию, большой интерес представляет применение мацерирующих ферментных препаратов, обеспечивающих расщепление протопектина, но не снижающих вязкость сока.

Установлена зависимость между мацерацией растительной ткани, вызываемой действием ферментных препаратов, и наличием в препаратах фермента пектинтрансэлиминазы.

Считают, что мацерация растительной ткани является результатом суммарного действия полигалактуроназ и пектинэстераз в комплексе с протеазой и гемицеллюлазой.

Главный источник биополимеров, содержащихся в виноградном вине, – вещества, переходящие из виноградной ягоды в сусло. Содержание их в сусле колеблется в широких пределах и зависит от сорта винограда, эколого-географических условий произрастания, технологии переработки винограда и способов обработки сусла.

Содержание белка и пектина составляет в среднем 54 % от суммы полимеров сусла, на долю высокомолекулярных полифенолов, нейтральных полисахаридов и прочих полимеров приходится 29–60 % от суммы высокомолекулярных веществ.

Белки винограда представлены в основном альбуминами и глютелинами, глобулины содержатся в небольшом количестве.

Наиболее специфичны к гидролизу виноградных белков кислые протеазы грибных ферментных препаратов. При значениях рН, наиболее часто встречающихся в сусле и винах (3,2–3,5), протеолитические ферменты сохраняют 30–60 % активности, проявляемой в оптимальных условиях. Протеолиз белков сусла и вина можно считать одним из наиболее перспективных и современных путей повышения стабильности вина к белковым помутнениям.

7.3. ВЛИЯНИЕ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ ОБРАБОТКИ
НА СОКООТДАЧУ ПЛОДОВ И ЯГОД

В соответствии со спецификой плодово-ягодного сырья и целями применения все ферментные препараты можно разделить на шесть групп:

1) предназначенные для получения неосветленных соков, увеличивающие выход и повышающие их экстрактивность;
2) предназначенные для получения осветленных обеспектиненных соков, увеличивающие выход, повышающие экстрактивность и обеспечивающие полный гидролиз пектиновых и белковых веществ;
3) мацерирующие плодово-ягодную ткань, повышающие выход и гомогенность соков с мякотью;
4) предназначенные для получения осветленных плодово-ягодных виноматериалов, увеличивающие выход и повышающие экстрактивность виноматериалов;
5) способствующие предотвращению окислительных процессов и развитию аэробных микроорганизмов в соках, винах и безалкогольных напитках;
6) катализирующие инверсию сахарных сиропов при производстве товарных сиропов и безалкогольных напитков.

Различные плоды и ягоды требуют дифференцированного подхода в отношении подбора режимов ферментативной обработки, обеспечивающей повышение сокоотдачи. По этим технологическим признакам плодово-ягодное сырье можно разделить на четыре группы.

К первой группе относятся яблоки, айва, груши. В недозрелом состоянии и при технической зрелости они имеют плотную ткань.

Большинство сортов яблок и груш в перезрелом состоянии теряют дренажные свойства. Ткань становится рыхлой; при прессовании каналы для стекания сока закупориваются, что снижает его выход.

Под действием пектолитических ферментов мезга сырья первой группы подвергается изменениям, как положительно, так и отрицательно влияющим на выход сока при прессовании.

В результате действия ферментов ПЭ и ПМГ происходит гидролиз водорастворимых пектиновых веществ.

При наличии в препарате мацерирующих ферментов происходит расщепление протопектина, вызывающее распад плодовой ткани и повышение вязкости сока, что снижает его выход. Поэтому для повышения выхода сока из сырья этой группы следует применять препараты без мацерирующего действия.

Во вторую группу сырья входят клубника, земляника, ежевика, малина, смородина и другие ягоды, имеющие тонкую покровную и рыхлую основную ткань. Извлечение сока прессованием из дробленых ягод затрудняется из-за низкой дренажной способности мезги.

В отличие от сырья первой группы под действием пектолитических ферментных препаратов в самом начале процесса ткань ягод и большинство клеток разрушаются, клеточная проницаемость возрастает, а вязкость сока снижается. Выход сока постепенно увеличивается и, достигнув максимума, остается постоянным.

Ферментативная обработка мезги ягод приводит к благоприятным изменениям химического состава сусел и вин. Снижение содержания пектиновых и белковых веществ, повышение содержания моносахаров, полифенолов, витамина С, аминного азота, ароматических веществ, а также титруемой кислотности и другие изменения благоприятно сказываются на качестве вин. Состав летучих ароматических веществ образцов вин, подвергнутых ферментативной обработке, богаче и разнообразнее, чем образцов, полученных по традиционной технологии. Указанные изменения химического состава сопровождаются улучшением органолептических свойств и повышением стабильности вин (табл. 7.1).

Таблица 7.1. Биохимическая и органолептическая характеристики вин из черной смородины сорта Лия плодородная, полученных с использованием ферментных препаратов

Ферментативная обработка ягодной мезги позволяет:

• увеличить выход виноматериала из 1 т перерабатываемого сырья на 5–15 %;
• интенсифицировать в 15 раз переработку ягод на десертные вина;
• обеспечить хорошее осветление виноматериалов;
• получить экстрактивные гармоничные вина интенсивной окраски отличного качества.

К третьей группе относятся виноград, вишня и другие ягодные культуры, у которых при повреждении кожицы плодов мякоть превращается в мезгу довольно жидкой консистенции и значительное количество сока из нее отделяется самотеком. При жестких режимах прессования из этих видов сырья можно максимально извлечь сок, но в большинстве случаев качество его низкое.

Обработка этого сырья дрожжевой полигалактуроназой, не содержащей пектинэстеразу, позволяет получать соки высокой чистоты. При внесении фермента в количестве 0,01 % выход сока из красного винограда увеличивается на 15 %, из белого – на 35 %. При увеличении выхода сока на 25 % с единицы перерабатываемого сырья стоимость продукта снижается на 3–5%. Наиболее эффективно действие полигалактуроназы при 30 °С, оптимальные результаты достигаются через 12 ч обработки.

К четвертой группе относятся все виды сливовых, кизил и другие косточковые. В недозрелом состоянии плоды этой группы имеют плотную ткань, затрудняющую выделение сока. При созревании она сильно размягчается и превращается в пюреобразную однородную массу, выделение сока прессованием из которой в большинстве случаев практически невозможно.

Под действием пектолитических ферментных препаратов в сырье этой группы клеточная проницаемость равномерно увеличивается, количество протопектина и пектина уменьшается и вязкость снижается, что вызывает повышение выхода сока.

Для сырья этой группы необходимо применять технологическое воздействие, обеспечивающее ускорение действия пектолитических ферментов. Для этой цели успешно применяют предварительную термическую обработку или замораживание.

Например, исследовалось влияние коммерческого препарата пекгиназы Clarex L (США) на физико-химические и вкусовые свойства сливового сока из шести сортов слив. Плоды до переработки хранили при температуре –20 °С. Затем их размораживали, измельчали и добавляли пектиназу в количестве 0,2 %. Мацерацию проводили при температуре 49 °С в течение 3 ч. Отпрессованный сок осветляли бентонитом или желатином, фильтровали, пастеризовали. Результатом явилось увеличение выхода сока после ферментативной обработки на 31–54% в зависимости от сорта слив. Сок опытных образцов характеризовался прекрасной насыщенной окраской, хорошими вкусом и ароматом.

В результате развития тенденции к сбалансированному питанию в индустриально развитых странах мира вырабатываются порошкообразные смеси для безалкогольных напитков, обогащенные биологически активными компонентами, такими, как экстракты лекарственных растений, зародыши злаковых культур, продукты пчеловодства, витамины, ферменты, органические кислоты и др.

Во ВНИИПБТ разработана принципиально новая технология получения порошкообразных смесей для напитков. Эти продукты занимают промежуточное место между продуктами питания и лекарственными препаратами. Наиболее перспективная и современная группа напитков – водорастворимые порошкообразные смеси на плодово-ягодных и овощных основах с добавлением экстрактов лекарственных растений. Технологическая схема производства предусматривает следующие основные этапы:

• первичная подработка плодово-ягодного и овощного сырья;
• получение и концентрирование соков с мякотью;
• получение экстрактов из растительного сырья;
• получение концентрированного полуфабриката и агломерирование его с кристаллическим носителем (сахаром);
• измельчение высушенных агломератов, купажирование и фасование.

Первичную переработку сырья рекомендуется проводить по принятой в консервной промышленности технологии. Для измельчения его применяют дисковые или вальцовые дробилки с рифлеными валками. Мезгу плодов и овощей необходимо обрабатывать ферментными препаратами, предварительно подогрев ее до 80...85 °С для инактивации окислительных ферментов. Сок извлекают прессованием на прессах периодического или непрерывного действия, соки с мякотью подвергают протирке на машинах одно- или двукратного протирания.

Для стабилизации дисперсной фазы соки обязательно гомогенизируют. Сок может храниться до концентрирования не более 12–16 ч при температуре 8...10 °С. Концентрирование соков осуществляют в вакуум-аппаратах, роторных испарителях или в реакторах, обеспечивающих температуру процесса не выше 75 °С.

Концентрированные соки можно применять при выработке целого ряда пищевых продуктов, поэтому их подвергают высокотемпературной кратковременной стерилизации (в течение 20–30 с при 110 °С) и хранят при 2...4 °С.

Дистиллят, получаемый при концентрировании соков, целесообразно применять для приготовления коллоидных растворов – стабилизаторов состава напитков. Это позволяет сократить расход питьевой воды и повысить органолептические свойства готовой продукции.

Экстракты получают по биотехнологии, обязательным этапом которой является ферментативный гидролиз сырья. Комплексы ферментных препаратов выбирают в зависимости от структурно-механических и физико-химических свойств сырья: для корневищ это цитопектопротоамилолитический комплекс, для трав – цитопектопротеолитический.

Требования и рекомендации к использованию ферментных препаратов в виноградном виноделии следующие:

• препараты не должны снижать качество вин, оказывать отрицательного влияния на вкус, цвет и букет продукта;
• они должны осуществлять интенсификацию процесса первичной переработки винограда, ускорение и облегчение прессования, ускорение и улучшение осветления сусла, повышение скорости его фильтрации, увеличение общего выхода и особенно выхода высококачественных «самотечных» фракций;
• активность ПЭ определяется и лимитируется наличием и активностью эндополиметилгалактуроназы в препарате, а в случае преимущественного содержания в нем эндополигалактуроназы – собственной активностью ПЭ сусла. Для винограда с низкой ПЭ способностью препараты должны содержать активную ПЭ;
• ферментные препараты, обладающие низкой мацерирующей способностью, рекомендуются для использования в производстве белых столовых вин и шампанских виноматериалов. В производстве красных столовых, крепких и десертных вин следует использовать препараты с высокой мацерирующей способностью;
• во избежание потери окраски красными винами и появления коричневых тонов в белых винах активность окислительных ферментов в препаратах (аскорбинатоксидаза, о-дифенолоксидаза, пероксидаза) не должна превышать 0,1 ед/мг аскорбиновой кислоты в 1 мин на 1 г препарата при 30 °С;
• для обработки сусла и мезги в потоке могут быть использованы только высокоактивные или иммобилизованные ферментные препараты.

7.4. ОСВЕТЛЕНИЕ ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ СОКОВ
И ВИНОМАТЕРИАЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ
ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ

Из всех применяемых методов осветления соков и вин наиболее глубокие изменения коллоидных веществ сока происходят при действии на них пектолитических и протеолитических ферментных препаратов. С их помощью можно осуществить разрушение коллоидной системы сока, обеспечив этим полное его осветление.

Процесс осветления соков под действием пектинрасщепляющих ферментов происходит в три стадии: первая – дестабилизация – характеризуется резким падением вязкости сока и называется состоянием «ломки»; вторая – седиментация – начинается от состояния «ломки» и заканчивается при полном выпадении осадка; третья – окончание пектолиза, определяемое отсутствием пектинов, осаждаемых ионами Са²⁺.

При ферментативном распаде пектина образуется метиловый спирт, наличие которого в пищевых продуктах нежелательно. Однако в плодово-ягодных соках он накапливается в таком незначительном количестве (24–130 мг/л), что какого-либо токсического действия оказать не может.

При сравнении с другими методами осветления, при которых пектин частично осаждается, при обработке ферментами он разлагается на растворимые вещества, и при внесении достаточного количества препарата исключаются случаи неполного осветления.

Во ВНИИПБТ разработана технология повышения коллоидной стойкости полуфабрикатов – плодово-ягодных экстрактов, концентрированного мандаринового сока и рябинового морса, применяемых для выработки напитков, подобраны композиции ферментов, превращающих высокомолекулярные соединения в низкомолекулярные (табл. 7.2).

Таблица 7.2. Оптимальное соотношение ферментных препаратов, применяемых для осветления полуфабрикатов

Технологический эффект обработки полуфабрикатов композицией ферментов связан в значительной степени со снижением содержания высокомолекулярных веществ коллоидной природы. При обработке рябинового морса, вишневого экстракта, мандаринового концентрированного сока, яблочного экстракта разрушаются пектиновые соединения и полисахариды. Отмечено также значительное снижение концентрации полифенольных соединений.

Осветляющая способность ферментных препаратов зависит от наличия в них не только пектолитического комплекса, но и других ферментов, среди которых основными являются протеолитические.

Некоторые плодово-ягодные соки и вина трудно осветляются и часто мутнеют при хранении из-за наличия в них белковых соединений. В настоящее время устранение белкового помутнения осуществляется посредством применения термической обработки, различных оклеивающих веществ и адсорбентов с последующей фильтрацией. Все эти методы ухудшают качество продукта, обедняя его химический состав, кроме того, не всегда достигается желаемый результат.

Более прогрессивным является гидролиз белковых соединений с помощью протеолитических ферментов.

К настоящему времени изучена эффективность действия различных пектолитических ферментных препаратов с высокой протеолитической активностью (Пектаваморин, Рапидаза С, французской фирмы «Сорис», Нигрин ОП) и протеолитического ферментного препарата Протаваморин на белковые вещества плодов и ягод.

Установлено, что ионы Na⁺ и К⁺ в концентрациях, присущих плодам и ягодам, являются ингибиторами, а ионы и Mg⁺ Са²⁺ – активаторами действия протеаз.

Различные сахара и кислоты, находящиеся в плодах и ягодах, по-разному влияют на эффективность действия протеаз. Так, сахара активируют действие ферментов, а кислоты действуют как ингибиторы. Наиболее сильным ингибитором является винная, менее сильным – лимонная и самое слабое действие оказывает яблочная кислота.

Установлено, что дубильные вещества кизила, слив и шиповника в концентрации выше 0,02 % значительно подавляют действие протеаз.

Как отмечалось ранее, при производстве плодово-ягодных соков и безалкогольных напитков иногда применяют консерванты – сорбиновую кислоту и бензоат натрия, а при производстве вин – микродозы диоксида серы.

Установлено, что сорбиновая кислота в концентрации 0,05– 0,06 %, бензоат натрия в концентрации 0,06–0,07 % и диоксид серы в концентрации 0,03–0,1 % не снижают эффективности действия протеаз, а при дальнейшем увеличении их концентрации гидролиз белковых веществ замедляется пропорционально их увеличению. Концентрация этанола до 8 об. % практически не снижает активности протеаз, а при дальнейшем ее увеличении эффективность их действия уменьшается. Поэтому при получении вин протеолитические ферментные препараты необходимо вносить в сбраживаемый сок в начале алкогольного брожения.

На осветляющую способность и стойкость соков и вин при хранении влияют температура, концентрация ферментного препарата и продолжительность его воздействия.

Обработанные ферментными препаратами соки менее склонны к помутнению и имеют более полный вкус, чем осветленные другими методами, что объясняется сохранением веществ, удаляемых при осветлении другими методами.

7.5. ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ НЕЖЕЛАТЕЛЬНЫХ
ПОБОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ ПЛОДОВО-ЯГОДНОЙ
МЕЗГИ И СОКОВ ФЕРМЕНТНЫМИ ПРЕПАРАТАМИ

При обработке плодово-ягодной мезги или сока ферментными препаратами наряду с желательными протекают и нежелательные превращения биохимического и микробиологического характера. При кратковременной выдержке для большинства видов сырья эти процессы не оказывают существенного влияния на качество получаемого продукта, но в случае длительной ферментативной обработки (особенно при получении беспектиновых соков) качество сока ухудшается, а в ряде случаев продукт может испортиться.

В процессе ферментативного осветления цвет сока из некоторых видов сырья может меняться, что связано преимущественно с окислением дубильных веществ.

Можно предупредить окисление сока добавлением в него антиокислителей: аскорбиновой кислоты, диоксида серы, фермента глюкозооксидазы и др.

Аскорбиновая кислота даже в очень малых дозах (до 5 мг/дм³) обеспечивает предотвращение окислительных процессов, она легко разрушается, но и при конечном ее содержании 1 мг/дм³ она оказывает благоприятное действие.

Одним из наиболее распространенных методов предотвращения микробиологических и окислительных процессов можно считать термическую обработку сырья.

Действия окислительных ферментов, даже в случае предварительной термической обработки сырья, невозможно избежать, так как большинство предлагаемых на рынке пектолитических ферментных препаратов наряду с гидролитическими содержат и окислительные ферменты.

Для сырья, окисление которого вызывает резкое снижение его полезных свойств и вкусового достоинства (айва, фейхоа, земляника, яблоки, виноград и др.), при длительной обработке ферментами необходимы консерванты, угнетающие микрофлору, и антиокислители, предохраняющие сырье от окисления во время ферментативного процесса. В этих целях используют сорбиновую кислоту, бензойнокислый натрий и диоксид серы.

Для полного предотвращения сбраживания соков во время ферментативной обработки необходимо 0,15 % бензоата натрия, для гидролиза плодово-ягодной мезги и сока при температуре 23...25 °С в течение продолжительного времени рекомендуется одновременно с ферментным препаратом вносить 0,03 % сорбиновой кислоты, что разрешено санитарными органами РФ. Угнетая жизнедеятельность микроорганизмов, эти вещества не препятствуют действию гидролитических и окислительных ферментов, внесенных в соки вместе с препаратами.

Для соков-полуфабрикатов в качестве консерванта наиболее часто применяют диоксид серы. Обладая консервирующими свойствами, он является также сильным антиокислителем и средством, разрушающим растительные клетки.

Диоксид серы в количестве до 0,15 % не влияет на технологический эффект действия ферментного препарата, но процесс ферментативной обработки при этом необходимо вести более продолжительное время.

При обработке плодово-ягодной мезги диоксидом серы наблюдается размягчение, а в дальнейшем при продолжительном воздействии – распад растительной ткани.

Таким образом, диоксид серы, являясь консервантом, в то же время вызывает мацерацию ткани и тем самым улучшает действие ферментных препаратов.

Руководствуясь специфичностью сырья и особенностью технологии получаемого продукта, температурные режимы применяют в соответствии не только с оптимальными условиями действия ферментных препаратов, но и с оптимальными параметрами технологического процесса.

Расчет количества ферментных препаратов, вносимых в плодово-ягодное сырье и соки, производят по их общей пектолитической активности.

При применении ферментных препаратов с целью увеличения выхода и осветления соков возможный эффект действия препарата более правильно отображают методы, основанные на определении снижения вязкости пектиновых растворов.

При подборе концентрации ферментного препарата руководствуются тем минимальным количеством, которое обеспечивает требуемые превращения за время, допускаемое технологией данного вида сока.

Эффективность действия комплексных препаратов зависит от их общего ферментного состава и специфики перерабатываемого сырья. Поэтому правильно подобрать количество ферментного препарата можно только лишь при проверке его действия на плодово-ягодном сырье в конкретных условиях получения того или иного вида сока.

7.6. ПРИМЕНЕНИЕ ГЛЮКОЗООКСИДАЗЫ, КАТАЛАЗЫ
И ДРУГИХ ФЕРМЕНТОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СОКОВ И НАПИТКОВ

Ферментный препарат глюкозооксидаза обладает антибактериальными свойствами по отношению к довольно широкому кругу микроорганизмов. Поэтому он очень перспективен для применения с целью предотвращения порчи соков, напитков и вин при их хранении.

Глюкозооксидазу применяют для сохранения вина, не подвергавшегося пастеризации и изготовленного без внесения диоксида серы.

Фермент глюкозооксидаза β-D-глюкозо-О₂-оксидоредуктаза, 1.1.3.4) осуществляет перенос водорода из СНОН-группы глюкозы на кислород с образованием С=0 и пероксида водорода. Окисление глюкозы, катализируемое ферментным препаратом глюкозооксидазой, идет до образования глюконовой кислоты согласно уравнению:

R–COH + О₂ + Н₂О → RCOOH + Н₂О₂

Препараты глкжозооксидазы содержат также каталазу. Действие фермента глкжозооксидазы может быть представлено в виде следующей схемы (рис. 7.4), где глюкозооксидаза обозначена Е (ФАД), так как в качестве простетической группы она содержит флавинадениндинуклеотид. Каталаза играет решающую роль в разложении пероксида водорода с образованием воды и молекулярного кислорода.

Рис. 7.4. Схема действия глкжозооксидазы

Яблочное вино с содержанием 12 об. % спирта с помощью фермента глкжозооксидазы сохраняется без ухудшения качества и накопления летучей кислоты, в то время как-то же вино без внесения препарата переокисляется с ухудшением аромата и вкуса и имеет повышенное содержание кислот. Для стабилизации мутных цитрусовых соков применяют препарат, не содержащий целлюлазу.

Применению глкжозооксидазы для удлинения сроков хранения фруктовых соков препятствует то обстоятельство, что розлив соков в бутылки или банки производят при высокой температуре, при которой ферменты инактивируются. В США в целях предотвращения инактивации ферментный препарат глюкозооксидазу выпускают в виде таблеток, покрытых метилцеллюлозой. При внесении в горячий сок фермент в таблетках не инактивируется, разрушение покрытия таблетки происходит медленно; за это время сок успевает остыть до температуры, приемлемой для действия фермента.

Горький вкус соков из цитрусовых вызывается главным образом гликозидом нарингином (7-рамнозидо- β-глюкозидо-4,5,7-тригидроксифлавонон). В результате гидролиза нарингина образуется смесь рамнозы и прунина, а при дальнейшем гидролизе – глюкоза и нарингинин. Продукты гидролиза нарингина – прунин и нарингинин – не имеют горького вкуса. С применением пектолити- ческих промышленных ферментных препаратов достигается гидролиз 50 % нарингина за 3 ч обработки.

Отечественный ферментный препарат Грибная нарингиназа содержит два фермента – рамнозидазу и β-глюкозидазу. Препарат нарингиназа успешно применяют для удаления горечи из сока грейпфрута и горьких апельсинов при оптимальной температуре действия 50 "С в течение 1 ч при концентрации препарата 0,025 % или 4 ч при концентрации 0,01 %.

Из импортных препаратов для гидролиза нарингина применяют промышленные пектолитические ферментные препараты – Pectinol 10-М и Pectinol 100-D (США). Оптимальная температура действия нарингиназы 50...60°С. Для снижения горького вкуса сока грейпфрута полный гидролиз нарингина в стандартном растворе с концентрацией нарингина 50 мг/дм³ происходит в течение 5 ч при рН 4.

7.7. ВЛИЯНИЕ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ
НА КАЧЕСТВО ВИНОГРАДНОГО ВИНА

Препараты, используемые при выработке виноградных соков и столовых вин, при внесении их в минимальных дозах (0,0005– 0,001 %) должны быстро осветлять и повышать скорость фильтрации в 3–4 раза.

В процессе обработки мезги ферментными препаратами происходят значительные изменения в химическом составе виноградного сусла. Прежде всего происходит существенное изменение в содержании фенольных веществ в винах, даже при кратковременном контакте сусла с мезгой. Поэтому в технологической схеме приготовления белых столовых вин использование ферментных препаратов должно быть предусмотрено на стадии осветления сусла, в этом случае заметного обогащения фенольными веществами не происходит.

При приготовлении вин, требующих длительного контакта с мезгой, использование ферментных препаратов особенно эффективно, так как оно способствует процессу мацерации, что дает возможность сократить время настаивания на мезге и отделить этот процесс от спиртового брожения. Комбинированная обработка ферментными препаратами в сочетании с нагревом эффективна не только для красных, но и для белых сортов винограда. Рекомендуется нагревать мезгу при 35...45 °С в течение 2–З ч, при этом оказывается возможным в дальнейшем вести брожение по белому способу.

Вкус вин, полученных из отпрессовых фракций сусла, при обработке ферментным препаратом смягчается, устраняются излишняя горчинка и грубость.

Приготовление красных вин, технология которых предусматривает контакт сусла с мезгой, нагрев мезги или брожение на мезге, сопровождается значительным обогащением сусла и соответственно виноматериалов фенольными веществами. Увеличение суммы фенольных веществ, при этом может достигать 60 %, а красящих – 70 %.

Обработка мезги ферментными препаратами способствует увеличению содержания лейкоантоцианов и катехинов в сусле, повышению биологической ценности соков и вин. Существенное влияние на сохранение биофлавоноидов в виноградном соке оказывает способ осветления полуфабриката. В период брожения происходит значительное уменьшение общего количества фенольных веществ и антоцианов.

Вина, приготовленные из сусла и мезги, обработанных ферментами, быстрее созревают и требуют более раннего розлива.

При хранении вин, обработанных ферментными препаратами, уменьшаются сумма фенольных веществ и интенсивность окраски. Аналогичные изменения происходят в контрольных образцах (без добавления ферментных препаратов), особенно сильно они проявляются в первый год. В течение последующих двух-трех лет указанные процессы идут значительно медленнее. В первые 6 мес. теряется около 50 % красящих веществ вина. Второй год выдержки характеризуется более медленным снижением содержания фенольных веществ в образцах вин, обработанных ферментами.

Таков же характер изменения красящих веществ. Первоначальная пурпурная окраска постепенно приобретает оттенки рубиново-красный, красно-коричневый, коричнево-красный с луковичными тонами. Обработка мезги ферментными препаратами ускоряет этот процесс, однако одновременно в молодых винах происходит некоторое увеличение содержания красящих веществ, вследствие превращения лейкоантоцианов в антоцианы, причем установлено, что чем дольше сусло соприкасалось с мезгой в процессе переработки винограда, тем интенсивнее становится окраска при хранении. Действие пектолитических ферментных препаратов усугубляет этот процесс, в связи с более энергичной экстракцией фенольных веществ. Особенно этому способствует аэрация вин при повышенной температуре. Использование одних ферментных препаратов способствует превращению фенольных веществ, другие не обладают таким действием, т.е. возможен выбор препарата, действие которого было бы оптимальным для данного типа вина.

Для гидролиза пектиновых веществ могут быть рекомендованы такие препараты, как Пектаваморин, Пектофоетидин, Полигалак- туроназа, Ультразим, Винфлоу, Винозим, Пектинекс.

Для интенсификации сокоотделения применяют также препараты, в которых наряду с пектолитическими присутствуют ферменты, гидролизующие нейтральные полисахариды – целлюлозу и гемицеллюлозу. Это препараты Вильзим АК, Ксилонигрин, Поликанесцин, Целловиридин, Целлофоетидин. Гидролиз нейтральных полисахаридов сопровождается высвобождением связанных с ними лигниноподобных и других фенольных веществ. При доступе кислорода фермент о-дифенолоксидаза, присутствующий в сырье, катализирует окисление фенольных веществ. Образующиеся хиноны полимеризуются, что является причиной побурения окраски сусла. Хиноны комплексуются с белками, вызывая коллоидное помутнение. Дополнительный вклад в этот процесс вносит мацерация тканей под действием комплекса цитолитических ферментов. Для удаления темноокрашенных продуктов и коллоидных частиц применяют сорбенты – бентонит, полиоксиэтилен, поливинилпирролидон.

Ферментативную обработку применяют при получении различных видов виноматериалов. Разработана схема производства красных столовых виноматериалов, которая включает сульфитацию мезги, внесение 0,01 % Пектофоетидина П10Х, брожение мезги до остаточной сахаристости 1–3 %, отделение, дображивание и купажирование виноматериалов. Ферментативная обработка мезги увеличивает выход красящих веществ на 10–30 %, повышает коллоидную стабильность виноматериалов.

При получении белых десертных полусладких вин сульфитиро- ванную мезгу подогревают до 50 °С, вносят Ксилонигрин П10Х (0,01 %) или Полигалактуроназу Г10Х (0,00005 %), настаивают мезгу при произвольном остывании в течение 12–48 ч, после чего отделяют сусло, производят дображивание, спиртование, сульфитацию, обработку бентонитом и холодом.

При получении сусла из мезги смеси белых сортов винограда возможна ее обработка 0,02 % Поликанесцина Г20Х или 0,02 % Вильзима АК Г20Х. При этом общий выход сусла повышается на 4 %. Для обработки мезги сорта Алиготе рекомендован Целловиридин Г20Х (0,02 %), позволяющий увеличить выход сусла на 3,5 %.

Обработка мезги Поликанесцином Г20Х положительно влияет на аромат виноматериалов, что связано с увеличением концентрации терпеновых спиртов и β-фенилэтанола за счет действия гликозидаз препарата на предшественников терпеновых спиртов.

В настоящее время большинство пектолитических ферментных препаратов, выпускаемых как в России, так и за рубежом, имеют грибное и реже бактериальное происхождение. При необходимости целенаправленного использования полигалактуроназы эти препараты вызывают ряд трудностей из-за того, что они содержат помимо полигалактуроназы пектинэстеразу, протеиназы, целлюлазы, гемицеллюлазы и ряд других сопутствующих ферментов. Все отрасли, применяющие пектолитические ферментные препараты, особенно при производстве соков и вин, постоянно предъявляют повышенные требования к чистоте и составу используемых ферментных препаратов.

Дрожжевые культуры синтезируют значительно меньше гидролитических ферментов. Дрожжевая полигалактуроназа ГХ (продуцент Zygofabospora marxiana ВКМ Y-848), применяется для осветления виноградного сусла. При этом скорость фильтрации в 3,5–6 раз выше, чем в контроле, и не возрастает содержание метанола. В одинаковых условиях обработки сусла Пектофоетидин П10Х несколько превосходит по эффективности дрожжевую полигалактуроназу, но уступает мультиэнзимной композиции дрожжевой полигалактуроназы и Поликанесцина Г20Х (табл. 7.3).

Таблица 7.3. Изменение скорости фильтрации сусла винограда сорта Первенец Магарача при обработке ферментными препаратами в течение 2 ч при t – (35 ± 2) °С

В технологии белых столовых вин и шампанских виноматериалов могут быть использованы лишь те препараты, которые не будут способствовать интенсификации в них окислительных процессов и потемнению окраски. Установлено, что ферментативное обесцвечивание вина происходит вследствие восстановления хинонов в семихиноны с последующим получением стабильных бесцветных димеров или в связи с полным восстановлением хинонов в фенолы в результате действия системы NAD + Н₂ → NADH₂. Таким образом, в виноделии должны использоваться ферментные препараты с определенным набором гидролаз и оксидоредуктаз.

В технологии столовых белых вин ферментные препараты вносят не в мезгу, а в сусло, поступающее на отстаивание. Сусло при этом должно быть засульфитировано из расчета введения 100 мг SО²/дм³. Опыт использования ферментных препаратов в производственных условиях свидетельствует о том, что полезно проводить обработку вина бентонитом и затем ферментным препаратом. Введение флокулянтов будет способствовать более быстрому осаждению взвесей и уплотнению осадков. Если технология переработки винограда предусматривает процесс отстаивания сусла в течение 18–20 ч, то дозы препарата могут быть минимальными – 0,001–0,005% в пересчете на стандартную активность 3000 ед/г.

Ферментные препараты гидролитического действия используют для стабилизации вин от коллоидных помутнений.

Виноградный сок содержит коллоидные компоненты клеточного сока, твердых частей ягоды и грозди. Основным источником биополимеров сусла и вина являются структурные элементы ягоды (кожица, клеточные стенки мякоти), о чем свидетельствует сходство фракционного состава биополимеров кожицы и виноматериалов. В составе биополимеров преобладают полисахариды (разновидности гемицеллюлоз) и фенольные вещества.

Комплексы биополимеров виноградного сока имеют различную растворимость. В свежеотделенном соке зрелого винограда основную часть коллоидной фракции составляют углеводы (пектиновые вещества, нейтральные полисахариды), в нее входят также фенольные соединения, белки и зольные элементы, среди которых преобладают железо, кальций и кремний.

В процессе брожения коллоидная система вина обогащается биополимерами автолизирующихся дрожжей: глюканом и маннопротеином клеточных стенок, продуктами неполного расщепления белков. Эти компоненты наряду с биополимерами винограда участвуют в формировании коллоидных помутнений.

На основании исследований химической природы частиц коллоидных помутнений вин разработана мультиэнзимная композиция МЭК-1 для виноделия, которая используется для стабилизации вин различных типов. В состав композиции входят ферменты β-глюканаза, β-маннаназа, полигалактуроназа и кислая протеаза. Содержание углеводного компонента биополимеров вина снижается при действии β-глюканазы на 19–27 %, β-маннаназы – на 42 – 44, полигалактуроназы – на 17–28 %. Кислая протеаза гидролизует 27–49 % белкового компонента. Снижается до минимума концентрация крупных коллоидных частиц. Оптимальная доза МЭК-1 составляет 0,005–0,02 %. Продолжительность обработки: для белых столовых виноматериалов – 8 ч, красных столовых – 16, крепких виноматериалов – 24 ч. Схема стабилизации вино-материалов против коллоидных помутнений включает: купаж виноматериалов, введение ЖКС, МЭК-1, экспозицию в течение 8–24 ч, введение оклеивающих веществ, осветление и снятие с осадка, обработку холодом или пастеризацию, фильтрацию и розлив продукта. При обработке МЭК-1 экстрактивность повышается на 0,3–0,6 г/дм-³, сохраняется окраска красных вин. Вина, обработанные МЭК-1, сохраняют стабильность в течение одного года.

Проводились комплексные исследования эффективности различных ферментных препаратов в сочетании с оклеивающими веществами при осветлении и стабилизации труднообрабатываемого виноматериала типа портвейн белый Таврида. Использование препаратов Поликанесцин Г20Х, Целловиридин Г20Х и Вильзим АК Г20Х в дозах 0,005–0,02 % позволяет снизить содержание белков в 2,1–4,4 раза, полисахаридов – в 1,4–2 раза; прозрачность вин сохраняется свыше 8 мес.

Хорошие результаты при стабилизации соков и вин дают иммобилизованные препараты кислых протеаз – пепсина, кислой грибной протеазы. При этом достигается расщепление белка на 80–95 %. Основными продуктами гидролиза являются пептиды, что положительно влияет на полноту вкуса соков и вин.

Применение гидролаз весьма эффективно при переработке винограда, пораженного серой гнилью. Для осветления сусла из винограда со степенью поражения 20–30 % используют композицию Пектофоетидина П10Х и Амилоризина П20Х в дозах соответственно 0,025 и 0,005 % или 0,01 и 0,0025 %. Осветление сусла увеличивается в 2–Зраза, скорость фильтрации – в 2,25–Зраза. Снижается содержание токсинов: пестицидов – на 62–71 %, патулина – на 78, гистамина – на 36–47 %. При гидролизе биополимеров, с которыми ассоциированы токсины, последние переходят в свободное состояние, но, имея низкую растворимость в воде, ресорбируются на взвешенной фракции. Удаление этой фракции в процессе фильтрации приводит к снижению содержания токсинов в сусле.

Большинство ферментативных способов стабилизации вин и соков от коллоидных помутнений основано на расщеплении полисахаридных и белковых, но не фенольных компонентов коллоидных частиц. Для гидролиза фенольной составляющей может быть использован фермент танназа, катализирующий расщепление сложноэфирной связи фенолкислот с фенолами или углеводами. Препараты танназы производят за рубежом, где и используют в виноделии и консервной промышленности.

Для удаления фенолов из виноматериалов используют флоку- лянты, сорбенты, фильтрующие материалы. При этом связываются полимерные формы фенольных соединений и их комплексы с белками и полисахаридами. Мономерные формы фенолов сохраняются в растворе и с течением времени подвергаются окислению и конденсации, что служит источником помутнений. Для удаления мономерных фенолов предложена обработка сусла ферментом монофенолмонооксигеназой, выделенной из культуры гриба вешенки. Окисление монофенолов происходит за счет растворенного кислорода, поэтому при обработке сусло постоянно перемешивают. Продолжительность обработки 0,5–1ч, доза фермента – 50–150 ед/дм³. При обработке прессового сусла окисляется 60% монофенолов. Окисление монофенолов приводит к их конденсации и образованию комплексов с другими коллоидами сусла. Эти комплексы удаляются после обработки сорбентами и сепарации. Осветленное сусло пригодно для получения качественных соко- и виноматериалов. Ферментативная обработка прессовых фракций сусла не только повышает коллоидную стабильность, но и облагораживает вкус напитков.