BIOTECHNOLOGIA ACTA, V. 6, No 2, 2013

92

Молочна сироватка є продуктом з при-родним набором поживних і біологічноповноцінних компонентів. За якісним скла-дом і кількістю макро- та мікроелементівнапої на її основі значно перевершують тра-диційні освіжаючі напої, включаючи і міне-ральні води. Молочна сироватка міститьмайже всі компоненти молока, має низькуенергетичну цінність і може бути використа-на для виробництва продуктів дієтичноїгрупи. Також сироватка має високу біоло-гічну цінність, яку зумовлюють протеїновіречовини, а також вітаміни, гормони, орга-нічні кислоти, антитіла та інші. Вироб -ництво ферментованих напоїв на основімолочної сироватки — один з актуальнихнапрямів переробки побічної молочної сиро-вини. У таких напоях поєднуються ціннікомпоненти як сироватки, так і продуктівметаболізму мікроорганізмів, утворених підчас бродіння (етиловий спирт, леткі кисло-ти, ензими, різноманітні ароматичні сполу-ки тощо). У молокопереробній галузі достат-ньо гострою є проблема утилізації молочноїсироватки, яка має високу харчову і біоло-гічну цінність, оскільки містить у своємускладі половину сухих речовин молока.

Також актуальним є раціональне викорис-тання сировинних ресурсів у молочній про-мисловості, що слугує одним з основних фак-торів підвищення ефективності виробництва.Особливої ваги ця проблема набуває у зв’язкузі значними об’ємами переробки молокаі недостатнім упровадженням промисловихтехнологій використання побічної молочноїсировини, в основному молочної сироватки.У процесі виготовлення сиру сичужного їївихід становить 70–90%, сиру кисломолоч-ного — 70–80%, казеїну — 75% [1–3].

З підвищенням закупівельних цін намолочну сировину та впровадженням техноло-гій виробництва сучасного асортиментумолочно-протеїнових продуктів переробленнямолочної сироватки стає дедалі доцільнішим.Існує багато способів її промислової перероб-ки, один з найефективніших та найменшвитратних — виробництво напоїв бродіння.

Метою роботи було дослідження бро-дильної активності різних видів лактозо -зброджувальних мікроорганізмів у сироват-ко-солодовому суслі та придатності їх дляодержання напоїв бродіння на основі віднов-леної суміші сухої сироватки та солоду.

УДК 637.344

БРОДИЛЬНАБРОДИЛЬНА АКТИВНІСТЬАКТИВНІСТЬЛАКТОЗОЗБРОДЖУВАЛЬНИХ ДРІЖДЖІВ ЛАКТОЗОЗБРОДЖУВАЛЬНИХ ДРІЖДЖІВ

У СИРОВАТКО-СОЛОДОВОМУ СУСЛІ У СИРОВАТКО-СОЛОДОВОМУ СУСЛІ

Ключові слова: молочна сироватка, сироватко-солодове сусло, лактозброджувальні дріжджі,спиртове бродіння, ферментація, органолептична оцінка.

О. В. Грек1 1Національний університет харчових технологій, КиївО. О. Красуля1 2ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки»О. О. Тігунова2 НАН України, Київ

E_mail: olena_krasulya@ukr.netОтримано 10.12.2012

Експериментально досліджено основні показники бродіння сироватко-солодового сусла з ви ко рис -танням різних штамів лактозброджувальних дріжджів. За результатами досліджень бродильноїактивності різних видів лактозброджувальних мікроорганізмів у сироватко-солодовому суслівиявлено, що найбільш активно спиртове бродіння за всіма показниками проходило в суслі,ферментованому мікроорганізмами Zygosaccharomyces lactis 868-K і Saccharomyces lactis 95.Встановлено високу здатність до утилізації вуглеводів солоду, які представлені легкозасвоюванимивуглеводами солодового екстракту. Також проведено органолептичне оцінювання ферментованихсироваткових напоїв, отриманих з відновленої суміші сухої сироватки і солоду та збродженихдріжджами Zygosaccharomyces lactis 868-K і Saccharomyces lactis 95. Виявлено, що напій, збродженийдріжджами Zygosaccharomyces lactis 868-K, має виражений освіжаючий аромат житнього хліба з фрук -товими тонами. Спостерігається зростання інтенсивності ароматизації комп лексу зразка з мікро -організмами Saccharomyces lactis 95, що свідчить про високі органолептичні показники напою.

Експериментальні статті

93

Матеріали і методи

Об’єктами дослідження були лактозо -зброджувальні мікроорганізми Zygosaccharo -myces lactis 868-K, Kluyveromyces lactis2452, Saccharomyces casei, Saccharomycescerevisiae M-5, Saccharomyces lactis 95,Kluyveromyces lactis 469 з «Колекції штамівмікроорганізмів та ліній рослин для харчо-вої і сільськогосподарської біотехнології»ДУ «Інститут харчової біотехнології та гено-міки» НАН України.

Зміну показників біохімічної активностілактозозброджувальних дріжджів у процесікультивування визначали за активною кис-лотністю середовища, характером спиртово-го бродіння, глибиною утилізації субстрату.При цьому досліджувані раси в подальшомувизначатимуться як Saccharomyces casei (1),Saccharomyces cerevisiae M-5 (2), Kluyvero -myces lactis 2452 (3), Kluyveromyces lactis469 (4), Saccharomyces lactis 95 (5), Zygo -saccharo myces lactis 868-K (6) з умовнимипозначеннями від 1 до 6 відповідно.

Посівний матеріал для дослідів готувалитаким чином. Культуру вирощували наштрихових пластинах із солодовим суслому термостаті за температури 30 °С протягом24 год. Після цього переносили клітиниз розрахунку 1·106 КУО/см3 середовища вколби об’ємом 2 дм3 з 1 дм3 стерильного соло-дового сусла (8% сухих речовин). Культи ву -ван ня мікроорганізмів проводили на качалціз 220 об/хв упродовж 24 год за темпе ратури30 °С. Вирощену біомасу виділяли з культу-ральної рідини шляхом фільтрування навакуум-фільтрі.

Живильне середовище для зброджуван-ня готували таким чином: сухі солод житнійферментований та сироватку змішували вспіввідношенні 1:2, далі суху суміш (10%)вносили до попередньо підігрітої до темпера-тури 35–45 °С води і проводили від нов -лення, інтенсивно перемішуючи. Темпера -туру суміші поступово підвищували до75–80 °С для переведення екстрактивнихречовин в розчин, за цієї самої температуриздійснювали пастеризацію сусла. Охоло -джену до 25–30 °С суміш піддавали деканту-ванню для видалення денатурованих протеї-нів молочної сироватки та осаду солоду. Длязброджування сусла використовували дріж-джі в пресованому вигляді з масовою час-ткою вологи 75%; дозування — 1,25 г на100 м3. Колби закривали сірчанокислимиза творами і ставили в термостат. Збро джу -вання сусла здійснювали за температури 30 °С.У контрольному варіанті готували сусло наоснові води за класичною технологією

з використанням дріжджів Saccharomycescerevisiae Р-87 [4]. У процесі бродіння контро-лювали кількість виділеного діоксиду вугле-цю ваговим методом [5]. Зрілу бражку підда-вали перегонці для визначення в дистилятімасової частки спирту [6]. У сироватко-соло-довому суслі рН визначали потенціометрично[7] (до бродіння 5,65), вміст редукуючих речо-вин — йодометричним методом [8] (5,24%).

Для подальших досліджень органолептич-них показників напоїв бродіння, отриманих звідновленої суміші сухої сироватки і солоду,застосовували сенсорний аналіз. Для йогопроведення послуговувались кількісним опи-совим профільним методом з п’я ти рівневоюшкалою інтенсивності, що дає змогу ілюстру-вати сенсорні показники напоїв. Для характе-ристики інтенсивності ознак використовува-ли п’ятибальну шкалу: 0 балів — ознакавід сутня, 1 бал — виражена ледь помітно, 2 —слабовиражена, 3 — виражена помірно, 4 —значно виражена, 5 — яскраво виражена.

Результати та обговорення

Відомо, що спиртове бродіння супрово -джується не лише накопиченням етанолу,а й виділенням діоксиду вуглецю. Основнимпоказником інтенсивності процесу бродінняє кількість виділеної за одиницю часу вугле-кислоти, тому бродіння тривало до закінчен-ня виділення діоксиду вуглецю [9, 10].

Динаміку накопичення вуглекислоти різ-ними видами лактозозброджувальних мікро-організмів у суслі на основі відновленої сумі-ші сироватки і солоду подано на рис. 1.

Отримані дані свідчать, що дослідженідріжджі мають різну бродильну активність.Пік бродильної активності спостерігаєтьсяна 1-шу–3-тю добу ферментації. Аналіз

Рис. 1. Динаміка накопичення діоксиду вуглецюв сироватко-солодовому суслі залежно

від виду дріжджів:1 — Saccharomyces casei;2 — Saccharomyces cerevisiae M-5; 3 — Kluyveromyces lactis 2452;4 — Kluyveromyces lactis 469;5 — Saccharomyces lactis 95

Тривалість культивування, діб

Кіл

ькіс

ть в

ид

ілен

ого

діо

кси

ду

ву

глец

ю,

г/1

00

см

3

1

5

4 32

BIOTECHNOLOGIA ACTA, V. 6, No 2, 2013

94

накопичення діоксиду вуглецю під час бро-діння різними видами мікроорганізмівпоказує, що лактозозброджувальні дріжджіZygo saccharomyces lactis 868-K у сироватко-солодовому суслі розвиваються найінтен-сивніше порівняно з іншими штамами (2,45г/100 см3 сусла на 5-ту добу культивування).Однак порівняно з контролем кількість виді-леної вуглекислоти нижча на 1,07 г/100 см3.Дріжджі Saccharomyces lactis 95 (зразок 5)утилізують вуглеводи з виділенням на 4-тудобу бродіння 0,5 г діоксиду вуглецю на 100 см3

середовища. Водночас зразки 1–4 маютьменшу енергію бродіння (виділяють від 0,13до 0,23 г/100 см3 сусла). Одержані результа-ти вказують на високу біохімічну актив-ність дріжджів Zygosaccharomyces lactis868-K та Saccharomyces lactis 95. Інтенсивневиділення діоксиду вуглецю свідчить пропочаток основного бродіння, за якого прохо-дить активне зброджування вуглеводів.Згодом кількість виділеного діоксиду вугле-цю поступово зменшується і настає стадіядоброджування, тривалість якого становить2/3 часу бродіння. Під час цього процесупроходить дооцукровування вуглеводівензимами і зброджування отриманих цукрівдо спирту і вуглекислоти. В експеримен-тальному дослідженні доброджування суслазакінчується на 4-ту добу (рис. 1). До цьогочасу майже всі редукуючі вуглеводи булиутилізовані дріжджовими клітинами.

Наступний етап дослідження — визна-чення продуктивності лактозозброджуваль-них мікроорганізмів за вмістом етиловогоспирту в бражному дистиляті та активноюкислотністю збродженого сусла на кінцевийтермін ферментації. Дані щодо активноїкислотності та кількості етилового спирту взбродженому суслі за використання різнихрас дріжджів наведено на рис. 2.

Як видно з показників сусла після бро-діння різними видами дріжджів, найефек-тивнішу бродильну активність виявилимікроорганізми виду Zygosaccharomyces lac-tis 868-K і Saccharomyces casei (4,5 та 1,7 об. %).Відносно високий вміст етилового спиртутакож спостерігався в зразках № 2 та № 5із Saccharomyces cerevisiae M-5 і Saccha ro -myces lactis 95 (1,3 та 1,2 об. %) відповідно.У разі використання інших лактозозброджу-вальних дріжджів вміст етилового спирту затих самих умов бродіння нижчий. Щодоактивної кислотності, то найвищу здатністьдо її зміни в процесі ферментації сусла малакультура дріжджів Kluyvero myces lactis2452, показник рН становив 4,3, що булонаслідком високої бродильної активності.

Метаболізм лактозозброджувальних дріж -джів зумовлений перебігом хімічних реакцій,що каталізуються ензимами і пов’я зані з гід-ролізом лактози і моносахаридів солоду якджерела вуглеводів. У зв’язку з цим ми визна-чали кількість редукуючих речовин, що зали-шились після завершення процесу бродіннясусла із сироватки та солоду різними видамидріжджів (результати подано на рис. 3).

Як видно з рис. 3, у зразках (1–5) вмістредукуючих речовин суттєво не відрізнявсяі становив від 3,00 до 4,19%, тобто 20–43%від початкового вмісту. Це свідчить про не -ви со ку активність ензимів, що каталізуютьгід ро ліз лактози. В суслі з дріжджами Zygo -sac cha ro myces lactis 868-K спостерігавсямайже повністю завершений процес бродін-ня та утилізації вуглеводів, вміст редукую-чих речовин — 0,07%, що суттєво нижче,ніж у контролі (1,03%). Отримані дані свід-чать, що дріжджі Zygosaccharomyces lactis868-K мають найвищу бродильну активністьщодо вуглеводів сироватки.

Рис. 2. Активна кислотність (а) та кількістьетилового спирту (б) у збродженому суслі за

використання різних рас дріжджів (1–6):1 — Saccharomyces casei;2 — Saccharomyces cerevisiae M-5; 3 — Kluyveromyces lactis 2452;4 — Kluyveromyces lactis 469;5 — Saccharomyces lactis 95;6 — Zygosaccharomyces lactis 868-K

а б Рис. 3. Кількість редукуючих речовин у збродженому суслі на основі молочної

сироватки та солоду залежно від виду дріжджів:контроль — Saccharomyces cerevisiae Р-87;1 — Saccharomyces casei;2 — Saccharomyces cerevisiae M-5; 3 — Kluyveromyces lactis 2452;4 — Kluyveromyces lactis 469;5 — Saccharomyces lactis 95;6 — Zygosaccharomyces lactis 868-K

рН

Мас

ова

час

тка

ети

лов

ого

спи

рту

,об

.% Кон

цен

трац

ія

ред

укую

чи

х р

ечов

ин

, %

Штам дріжджів

Контроль 1 2 3 4 5 6

Експериментальні статті

95

Тривале зброджування сироватко-солодо-вого сусла різними видами дріжджів показа-ло, що мікроорганізми активно розвивалисьу перші 2 доби ферментації, далі переходилив стаціонарну фазу росту і завершували бро-діння на 5-ту добу. З урахуванням результа-тів досліджень бродильної активності різнихвидів лактозозброджувальних мікроорганіз-мів у сироватко-солодовому суслі можна зро-бити висновок, що найбільш активно спирто-ве бродіння за всіма показниками проходилов суслі під час зброджування дріжджамиZygosaccharo myces lactis 868-K і Saccharo my -ces lactis 95. Вони виявили високу здатністьдо утилізації вуглеводів, присутніх у солоді,які представлені як лактозою, так і легкоза -своюваними вуглеводами солодового екс-тракту. Дріжджі Saccharomyces casei таSaccharo myces cerevisiae M-5 виявили дещонижчу бродильну активність. Проте кіль-кість виділеного етанолу є достатньою згідноз вимогами до ферментованих напоїв [11].

Профілограми смаку і аромату сироват-ко-солодових напоїв наведено на рис. 4.

Органолептичні профілі показують схожістьсенсорних характеристик зразків. Так, напій,зброджений дріжджами Zygosac charomyces lac-tis 868-K, має виражений осві жаючий ароматжитнього хліба із фруктовими тонами. Спо сте -рі гає ться зростання інтенсивності ароматичногокомплексу зразка з мікроорганізмами Saccha ro -myces lactis 95, що свідчить про високі органо-лептичні показники напою. Цей напій характе-ризується гармонійним кисло-фруктовимароматом з освіжаючим смаком.

Таким чином, було вивчено основніпоказники бражок, ферментованих різнимиштамами лактозозброджувальних дріжджів.Проведені дослідження показали, що най-більш придатним до зброджування сироват-ко-солодового сусла, отриманого з відновле-ної суміші сухої сироватки та солоду, є штамдріжджів Zygosaccharomyces lactis 868-K.

Високі органолептичні властивості про дук -тів, отриманих з відновленої суміші сухої сиро-ватки і солоду, визначають доціль ність широ-кого впровадження технології ферментованихсироваткових напоїв з використанням лакто-зозброджувальних дріжджів Saccha ro myceslactis 95 та Zygo sac cha romyces lactis 868-K як намолокопереробних заводах, так і на підприєм-ствах з виробництва безалкогольних напоїв. Цедасть змогу забезпечити попит споживачів наданий вид продукції та організацію безвідход-ного виробництва в молочній промисловості.

Рис. 4. Профілограми смаку і аромату сироватко-солодових напоїв, ферментованих різними

штамами лактозозброджувальних дріжджів

Інтенсивність, бали Характеристика ознаки

0 Відсутня

1 Виражена ледь помітно

2 Слабо виражена

3 Помірно виражена

4 Значно виражена

5 Яскраво виражена

ЛІТЕРАТУРА1. Еникеев А. Ф., Какимов А. К., Какимов Ж. К.,

Темиргалиева А. С. Пути совершенствова-ния переработки молочной сыворотки //Мол. пром. — 2006. — № 2. — С. 41–42.

2. Pesta G., Meyer-Pittroff R., Russ W. Utili -zation of whey / In: Oreopoulou V., Russ W.,editors. Utilization of by-products and treat-ment of waste in the food industry. — NewYork, Springer. — 2007. — P. 193–207.

3. P. Jelen. Whey processing. Utilization andProducts/Encyclopedia of Dairy Sciences(Second Edition). — 2011. — P. 731–737.

4. Рудольф В. В., Балашов В. Е. Производство без-алкогольных напитков и розлив минеральныхвод. — М.: Агропромиздат, 1988. — 287 с.

5. ГОСТ 6687.3-87. Напитки безалкогольныегазированные и напитки из хлебного сырья.Метод определения двуокиси углерода.

6. ГОСТ 6687.7-88. Напитки безалкогольные иквасы. Метод определения спирта.

7. ГОСТ 26781-85. Молоко. Метод измерениярН.

8. ГОСТ 3628-78. Молочные продукты. Методыопределения сахара.

9. Хамнаева Н. И., Доржиева Ч. Б. Выделениечистых культур лактосбраживающих дрож-жей из молочных сред // Хранен. перераб.сельхозсырья. — 2009. — № 3. — С. 51–54.

10. Абрамов Ш. А., Халилова Э. А., Магадова С. О.Новое в биотехнологии синтеза этанолав сбраживаемой среде // Там же. — 2006. —№ 12. —С. 51–55.

11. ДСТУ 4069:2002. «Напої безалкогольні.Загальні технічні умови».

Сенсорні характеристики зразків

Дріжджі Zygosaccharo myces lactis 868-K

Дріжджі Saccharo my ces lactis 95

BIOTECHNOLOGIA ACTA, V. 6, No 2, 2013

96

БРОДИЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬЛАКТОСБРАЖИВАЮЩИХ ДРОЖЖЕЙВ СЫВОРОТОЧНО-СОЛОДОВОМ СУСЛЕ

Е. В. Грек1

Е. А. Красуля1

Е. А. Тигунова2

1Национальный университет пищевых технологий,

Киев2ГУ «Институт пищевой биотехнологии

и геномики» НАН Украины, Киев

E-mail: olena_krasulya@ukr.net

Экспериментально исследованы основныепоказатели брожения сывороточно-солодовогосусла с использованием различных штаммовлактосбраживающих дрожжей. По результа-там исследований бродильной активности раз-личных видов лактосбраживающих микроор-ганизмов в сывороточно-солодовом суслевыявлено, что наиболее активно спиртовоеброжение по всем показателям проходилов сусле, ферментированном микроорганизма-ми Zygosaccharomyces lactis 868-K и Saccharo -myces lactis 95. Установлена высокая способ-ность к утилизации углеводов солода, которыепредставлены легкоусвояемыми углеводамисолодового экстракта. Также проведена орга-нолептическая оценка ферментированныхсывороточных напитков, полученных из вос-становленной смеси сухой сыворотки и солода,сброженных дрожжами Zygosaccharomyceslactis 868-K и Saccharomyces lactis 95. Выяв -лено, что напиток, сброженный дрожжамиZygosaccharomyces lactis 868-K, имеет выра-женный освежающий аромат ржаного хлебас фруктовыми тонами. Наблюдается ростинтенсивности ароматизации комплексаобразца с микроорганизмами Saccharomyceslactis 95, что свидетельствует о высоких орга-нолептических показателях напитка.

Ключевые слова: молочная сыворотка, сы во -ро точно-солодовое сусло, лакто сбражи вае мыедрожжи, спиртовое брожение, фер мен та ция,органолептическая оценка.

FERMENTATION ACTIVITY OF LACTOSE-FERMENTATION YEAST

IN WHEY-MALT WORT

E. V. Greek1

E. A. Krasulya1

E. A. Tigunova2

1National University of Food Technologies, Kyiv

2SI «Institute of Food Biotechnology and Genomics» of National Academy

of Sciences of Ukraine, Kyiv

E-mail: olena_krasulya@ukr.net

The main parameters of fermentation ofwhey-malt wort with the use of different strainsof lactose-fermentation yeast was investigatedexperimentally. According to the findings ofinvestigation of fermentive activity for diffe-rent types of lactose-fermentation microorga-nisms in whey-malt wort it was found that themost active spirituous fermentation for all para-meters was in wort fermented by microorga-nisms Zygosaccharomyces lactis 868-K andSaccharomyces lactis 95. High capacity for utili-zation of malt carbohydrates represented byeasily metabolized carbohydrates of malt extractwas determined. Also organoleptic analysis offermented whey drinks derived from the rene-wed mixtures of dry whey and fermented maltand yeast Zygosaccharomyces lactis 868-K andSaccharomyces lactis 95 was carried out. It wasfound that the drink fermented with yeastZygosaccharomyces lactis 868-K had intense ref-reshing flavor of rye bread with fruit tones.Intensity growth of aromatization for complexof sample with microorganisms Saccharomyceslactis 95, indicating high organoleptic indexes ofthe drink was observed.

Key words: whey, whey-malt wort, lactose-fer-mentation yeast, spirituous fermentation, fer-mentation, the organoleptic evaluation.