;Даниэла Шмогровичова, Золтан Домены, кафедра биохимической технологии факультета химической биотехнологии и биотехнологии пищевых продуктов, Словацкий технический университет, Братислава
Диацетил и 2,3-пентадион (вици-налыные дикетоны) уже в относительно низкой концентрации (пороговая концентрация диацетила в выдержанном пиве составляет 0,10-0,14 мг/л) отрицательно влияют на вкус и запах пива, поэтому одной из главных целей заключительной фазы главного брожения является их изменение на сенсорно неактивный ацетоин.
Образование и разложение ви-цинальных дикетонов определяется синтезом а-ацетогидроксильных кислот, окислительной декарбокси-ляцией а-ацетогидроксильных кислот на их дикетоны и восстановлением вицинальных дикетонов дрожжами.
Эффективного регулирования содержания диацетила и 2,3-пентадио-на в процессе преобразования а-ацетогидроксильных кислот на вициналь-ные дикетоны можно достичь, если препятствовать образованию их предшественников или повысить скорость химической декарбоксилирова-ние[1,2].
Основной причиной повышенного образования а-ацетогидроксильных кислот в начале брожения является увеличение активности ферментов, принимающих участие в их образовании. Треониндеаминаза и ацетолак-татсинтетаза в значительной степени ингибируются из-за плохой связи, обусловленной изолейцином или валином. Пивоваренные дрожжи при сбраживании сусла потребляют эти аминокислоты медленно и с запаздыванием.
|
| Табл. 1. Характер пива, сброженного с добавлением иммобилизованной a-ацетолактатдекарбок-силазы. Первый цикл сбраживания. Носитель: А1 — алъгинат кальция, А1+СМС — алъгинат кальция с карбометилцеллюлозой, AI+DEAE — алъгинат кальция с DEAE-целлюлозой, Al+ GLUT— алъгинат кальция с глютаралъдегидом. К— дрожжи в алъгинате кальция без фермента |
| ; |
| Табл. 2. Характер пива, сброженного с добавлением иммобилизованной а-ацетолактатдекарбок-силазы. Второй цикл сбраживания. Носитель: А1 — алъгинат кальция, А1+СМС — алъгинат кальция с карбометилцеллюлозой, AI+DEAE — алъгинат кальция с DEAE-целлюлозой, Al+ GLUT— алъгинат кальция с глютаралъдегидом. К — дрожжи в алъгинате кальция без фермента; |
Цель данной статьи - изучение разложения на ацетоин а-ацетолактата как предшественника диацетила с помощью фермента а-ацетолактатдекарбоксилаза коммерческого производства (MATUREX L) и проверка возможности повышения стабильности этого ферментного препарата с помощью иммобилизации, что позволит повторно использовать его в последующих циклах сбраживания.
Пивоваренные дрожжи низового брожения Saccharomyces cerews/aeW96.
Для разложения а-ацетолактата использовался коммерческий ферментный препарат а-ацетолактатдекарбоксилазы MATUREX L, который иммобилизовался в альгинате кальция четырьмя способами.
В первом варианте дрожжи и ферментный препарат были иммобилизованы непосредственно в альгинате кальция (AI), в других вариантах ферментный препарат был сначала иммоби-• лизован в карбоксиметилцеллюлозе (AI+CMC) или DEAE-цел-люлозе (AI+DEAE), а потом помещен в альгинатный гель вместе с дрожжами, в четвертом варианте альгинат был стабилизирован глютаральдегидом (AI+GLUT). В контрольном бродильном резервуаре для сбраживания использовался иммоби-лизат дрожжей в альгинате кальция без ферментов (К). Полученные иммобилизаты использовались в трех последовательных циклах сбраживания сусла.
В качестве среды для сбраживания использовалось сусло местного пивзавода с содержанием остаточных Сахаров 110 мг/л. Сбраживание протекало одновременно в пяти бродильных чанах с разными иммобилизатами ферментного препарата и дрожжей при температуре 7°С. Через шесть дней брожения определяли состав молодого пива. После окончания сбраживания иммобилизаты из каждого чана были промыты физиологическим раствором и использованы для сбраживания в двух следующих друг за другом циклах.
Определялись: Общие полифенолы по ЕВС [3], общие азотистые вещества по Къел-далю, белковый азот с помощью красителя СВВ, цвет и горечь по ЕВС, видимый и действительный экстракт дистилляцией, этанол и летучие вещества газовой хроматографией (CHROM 5, наполнительная колонка 8% FFAP метод head-space), аминокислоты газовой хроматографией (CHROM 5, наполнительная колонка фаза SE 30).
Целью работы было разложение в процессе главного брожения а-ацето-лактата с помощью фермента а-аце-толактатдекарбоксилаза и проверка возможности повышения стабильности этого фермента с помощью иммобилизации, что позволило бы повторно его использовать в последующих циклах сбраживания сусла. Использовалась а-аце-толактатдекарбоксилаза коммерческого производства, которую иммобилизовали в альгинате кальция. Повышение стабильности и связанное с этим уменьшение вымывания фермента из носителя в ходе брожения было достигнуто с помощью карбометилцеллюлозы (CMC), DEAE-целлюлозы или глю-таральдегида. Брожение протекало параллельно в пяти бродильных чанах с разными комбинациями ферментного препарата и дрожжей.
После окончания главного брожения сусла была определена концентрация диацетила и а-ацетолактата, а также основные показатели и состав пива. Нами было исследовано влияние способа иммобилизации фермента на его стабильность и способность разлагать а-ацетолактат в повторных циклах брожения, т.е. одни и те же иммобилизаты использовались и в двух следующих циклах сбраживания сусла.
После первого сбраживания (таб. 1) во всех образцах пива, сброженного с добавлением ферментного препарата, была получена нулевая концентрация сс-ацетолактата и диацетила. В
 |
| Табл. 3. Характер пива, сброженного с добавлением иммобилизованной а-ацетолактатде-карбоксилазы. Третий цикл сбраживания. Носитель: А1 — алъгинат кальция, А1+СМС — алъгинат кальция с карбометилцеллюлозой, AI+DEAE — алъгинат кальция с DEAE-целлюлозой, Al+ GLUT— алъгинат кальция с глютаралъдегидом. К— дрожжи в алъгинате кальция без фермента |
В процессе второго цикла брожения (табл. 2) произошло вымывание и разложение фермента в трех из четырех бродильных чанах с иммобилизованной а-ацетолактатдекарбокисла-зой. Через шесть дней в молодом пиве концентрация а-ацетолактата составила 0,09 мг/л, а диацетила - 0,11 мг/л в случае, когда фермент был связан с альгинатом без стабилизаторов (AI). При использовании карбометилцеллюлозы (Al + CMC) концентрация а-ацетолактата составила 0,07 мг/л, а диацетила -0,04 мг/л, при использовании DEAE-целлюлозы (AI+DEAE) концентрация а-ацетолактата составил; 0,05 мг/л, а диацетила - 0,01 мг/л. Ста бильность ферментного препарата иммобилизованного в альгинатном ге ле с глютаральдегидом (AI+GLUT), и BI втором цикле брожения осталась неиз менной, концентрация а-ацетолактат и диацетила была нулевой. В контроль ном образце показатели составил 0,13 мг/л а-ацетолактата и 0,19 мг/ диацетила.
В третьем цикле сбраживания кон центрация а-ацетолактата в молодо! пиве колебалась в пределах от 0,05 д 0,19 мг/л, а диацетила - от 0,04 до 0,1 мг/л, причем в контрольном образы концентрация а-ацетолактата состав!/ ла 0,19 мг/л, а диацетила - 0,18 мг/ (табл. 3).
На остальные соединения пива дс бавка ферментного препарата и спс соб иммобилизации не оказали сущ( ственного влияния.
• Иммобилизованная а-ацетола татдекарбоксилаза оказалась эффе тивным средством для удаления д ацетила при сбраживании пива
• Способ иммобилизации фе ментного препарата в альгинате кал ция не влиял на его стабильность в пе вом цикле сбраживания
• При повторном использовании того же самого иммобилизата а-ацетол ктатдекарбоксилаза высвобождалась в среду и инактивировалась в зависимости от способа иммоб лизации. Самым стабильным был иммобилизат ферментно препарата в альгинате кальция, стабилизированном с помощью глютаральдегида, несколько худшие результаты были получены при использовании DEAE-целлюлозы и карбометилцеллюлозы.
[1] Giermansen, С., Nilson-Tilgren, Т., Litske-Petersen, J.< Killand-Brandt, M.C., Sigsgaard, P., Holmberg, S.: Toward diacet less brewer's yeast, influence of ILV2 and ILV5 mutations. J.Ba Microbiol. 28, 1988, s.175-182.
[2] Hollmberg, S., Litske-Petersem, J.G.: Regulation isoleucine-valine biosynthesis in Saccharomyces cerevisiae. Ci Genet. 13, 1988,5.207-215.
[3] Analytica EBC. 4. Edition. Brauerei und Getranl Rundschau, Zurich, 1987.
28.05.04
