Investigation of metabolic processes of alcohol yeast during the fermentation of buckwheat-corn wort

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

To expand the range of competitive alcoholic beverages with original organoleptic properties, it is promising to study the use of new types of plant raw materials in grain distillate technologies. The purpose of this work was to establish the influence of the characteristics of the composition of grain wort prepared with the joint use of an alternative raw material source — buck- wheat and corn, which is widely used in alcohol production, on the metabolic processes of the yeast Saccharomyces cerevisiae 985-T and alcoholic fermentation. The objects of the study were buckwheat and corn; enzyme preparations — sources of amylases, xylanases, β-glucanases and proteases; samples of grain wort, mash and mash distillates. The prospects of introducing mixed grain media prepared using non-traditional buckwheat raw materials into the technology of original alcoholic beverages are substantiated. It was shown that the use of buckwheat as a source of biocomplete protein, essential amino acids and minerals together with corn containing a high level of starch and a low level of non-starch polysaccharides contributed both to an increase in the yield of alcohol and a change in the quantitative content of secondary metabolites in the composition of volatile impurities. It was found that an increase in the concentration of soluble carbohydrates in the wort and a decrease in its viscosity by 15.5–40.3% occurred due to the inclusion of corn in the composition of the grain mixture, and the enrichment of the wort with nitrogen assimilated by yeast by 19.0–41.8% — as a result adding buckwheat. The optimal ratio of corn and buckwheat in the composition of the grain mixture (7:3) was selected, which made it possible to improve the biochemical and technological parameters of grain must, increase the efficiency of the vital processes of yeast and alcoholic fermentation, ensure an increase in the yield of alcohol by 1.8%, reduce the formation of side metabolites, especially higher alcohols, and change their composition in the direction of increasing the proportion of aldehydes and esters, which can have a positive effect on the organoleptic characteristics of the distillate.

About the authors

E. M. Serba

Russian Research Institute of Food Biotechnology — branch of the Federal State Budgetary Institution of Science of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Email: ignatova59@list.ru
4-B Samokatnaya str., 111033, Moscow

E. R. Kryuchkova

Russian Research Institute of Food Biotechnology — branch of the Federal State Budgetary Institution of Science of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Email: ignatova59@list.ru
4-B Samokatnaya str., 111033, Moscow

L. V. Rimareva

Russian Research Institute of Food Biotechnology — branch of the Federal State Budgetary Institution of Science of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Email: ignatova59@list.ru
4-B Samokatnaya str., 111033, Moscow

M. B. Overchenko

Russian Research Institute of Food Biotechnology — branch of the Federal State Budgetary Institution of Science of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Email: ignatova59@list.ru
4-B Samokatnaya str., 111033, Moscow

N. I. Ignatova

Russian Research Institute of Food Biotechnology — branch of the Federal State Budgetary Institution of Science of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Email: ignatova59@list.ru
4-B Samokatnaya str., 111033, Moscow

S. V. Pavlenko

Russian Research Institute of Food Biotechnology — branch of the Federal State Budgetary Institution of Science of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Email: ignatova59@list.ru
4-B Samokatnaya str., 111033, Moscow

References

  1. Оганесянц, Л. А., Кобелев, К. В., Крикунова, Л. Н., Песчанская, В. А. (2014). Технико-экономическое обоснование выбора сырья для производства зерновых дистиллятов. Пиво и напитки, 2, 10–13.
  2. Волкова, С. В., Яковлева, О. В. (2019). Оценка качества дистиллятов для производства виски из некоторых видов зернового сырья местной селекции. Вестник Могилевского Государственного университета продовольствия, 1(26), 77–83.
  3. Rimareva, L. V., Serba, E. M., Overchenko, М. B., Shelekhova, N. V., Ignatova, N. I., Pavlova, A. A. (2022). Enzyme complexes for activating yeast generation and ethanol fermentation. Foods and Raw Materials, 10(1), 127–136. http://doi.org/10.21603/2308-4057-2022-1-127-136
  4. Franitza, L., Granvogl, M., Schieberle, P. (2016). Influence of the production process on the key aroma compounds of rum: From molasses to the spirit. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 64(47), 9041–9053. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6b04046
  5. Абрамова, И. М., Медриш, М. Э., Савельева, В. Б., Романова, А. Г., Гаврилова, Д. А. (2018). Исследование летучих примесей в спиртных напитках, изготовленных из выдержанных зерновых дистиллятов. Пищевая промышленность, 7, 74–76.
  6. Егорова, Е. Ю., Мороженко, Ю. В. (2018). Методические подходы к разработке и оценке качества новых напитков группы «дистилляты». Часть 2. Выбор сырья. Ползуновский вестник, 2, 17–21. https://doi.org/10.25712/ASTU.20728921.2018.02.004
  7. Римарева, Л. В., Кривова, А. Ю., Шелехова, Н. В., Оверченко, М. Б., Серба, Е. М. (2019). Каталитические особенности протеаз и фитаз при переработке полимеров тритикалевого сусла в производстве спирта. Актуальные вопросы индустрии напитков, 3, 184–190. http://doi.org/10.21323/978-5-60431284-1-2019-3-184-190
  8. Серба, Е. М., Римарева, Л. В., Чан, В. Т., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Павлова, А. А. и др. (2022). Влияние особенностей состава зерна сорго на эффективность его микробной конверсии в этанол и лизин. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Биология, 15(3), 347–362.
  9. Крикунова, Л. Н., Песчанская, В. А., Дубинина, Е. В. (2017). Некоторые аспекты производства дистиллята из клубней топинамбура. Часть 1. Динамика распределения летучих компонентов при дистилляции сброженного сусла. Техника и технология пищевых производств, 1(44), 17–23.
  10. Oganesyants, L. A., Peschanskaya, V. A., Krikunova, L. N., Dubinina, E. V. (2019). Research of technological parameters and criteria for evaluating distillate production from dried jerusalem artichoke. Carpathian Journal of Food Science and Technology, 11(2), 185–196. https://doi.org/10.34302/crpjfst/2019.11.2.15
  11. Крикунова, Л. Н., Дубинина, Е. В., Ободеева, О. Н. (2022). Возвратные отходы хлебопекарного производства — новый вид сырья для производства дистиллятов (Часть IV. Спиртной напиток). Пищевые системы, 5(1), 4–9. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2022-5-1-4-9
  12. Крикунова, Л. Н., Дубинина, Е. В., Макаров, С. Ю. (2021). Возвратные отходы хлебопекарного производства — новый вид сырья для производства дистиллятов (Часть III. Стадия дистилляции). Пищевые системы, 4(2), 89–96. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2020-4-2-89-96
  13. Троценко, А. С., Танашкина, Т. В., Корчагин, В. П., Клыков, А. Г. (2010). Проблемы и перспективы использования гречихи в пищевой биотехнологии. Вестник Тихоокеанского Государственного экономического университета, 2(54), 104–114.
  14. Серба, Е. М., Римарева, Л. В., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Микуляк, А. А., Иванов, В. В. (2023). Обоснование перспективы использования гречихи в производстве оригинальных спиртных напитков. Пищевая промышленность, 5, 45–47. https://doi.org/10.52653/PPI.2023.5.5.012
  15. Deželak, M., Zarnkow, M., Becker, T., Košir, I. J. (2014). Processing of bottom-fermented gluten-free beer-like beverages based on buckwheat and quinoa malt with chemical and sensory characterization. Journal of the Institute of Brewing, 120(4), 360–370. https://doi.org/10.1002/jib.166
  16. Агафонов, Г. В., Чусова, А. Е., Ковальчук, Н. С., Зуева, Н. В. (2018). Возможность применение гречихи в технологии ферментированного солода. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 80(4), 170–176. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-4-170-176
  17. Серба, Е. М., Римарева, Л. В., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Крючкова, Е. Р., Крыщенко, Ф. И. и др. (2023). Биотехнологические аспекты использования гречихи в производстве оригинальных спиртных напитков. Биотехнология, 39(2), 10–16. https://doi.org/10.56304/S0234275823020114
  18. Zhu, F. (2021). Buckwheat proteins and peptides: Biological functions and food applications. Trends in Food Science and Technology, 110,155–167. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.01.081
  19. Giménez-Bastida, J.A., Zieliński, H. (2015). Buckwheat as a Functional Food and Its Effects on Health. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 63(36), 7896–7913. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b02498
  20. Zieliński, H., Ciesarová, Z., Kukurová, K., Zielinska D., Szawara-Nowak D., Starowicz M. et al. (2017). Effect of fermented and unfermented buckwheat flour on functional properties of gluten-free muffins. Journal of Food Science and Technology, 54, 1425–1432. http://dx.doi.org/10.1007/s13197-017-2561-4
  21. Yilmaz, H. Ö., Ayhan, N. Y., Meriç, Ç. S. (2020). Buckwheat: A useful food and its effects on human health. Current Nutrition and Food Science, 16(1), 29–34. http://doi.org/10.2174/1573401314666180910140021
  22. Горькова, И. В., Павловская, Н. Е., Даниленко, А. Н. (2016). Экстракты гречихи посевной и софоры японской как сырьевые источники биологически активных веществ. Пищевая промышленность, 2, 30–32.
  23. Горькова, И. В. (2016). Применение гречневой муки в производстве функциональных продуктов. Проблемы развития АПК региона, 25(1–1(25)), 188–191.
  24. Танашкина, Т. В., Перегоедова, А. А., Семенюта, А. А., Боярова, Д. А. (2020). Безглютеновые гречишные квасы с добавлением пряно-ароматического сырья. Техника и технология пищевых производств, 50(1), 70–78. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-1-70-78
  25. Танашкина, Т. В., Семенюта, А. А., Троценко, А. С., Клыков, А. Г. (2017). Безглютеновые слабоалкогольные напитки из светлого и томленого гречишного солода. Техника и технология пищевых производств, 45(2), 74–80. https://doi.org/10.21179/2074-9414-2017-2-74-80
  26. Новикова, И. В., Калаев, В. Н., Агафонов, Г. В., Коротких, Е. А., Мальцева, О. Ю., Гуреев, А. П. (2015). Оценка интенсивности биосинтетических процессов у дрожжей Saccharomyces cerevisiae при культивировании на средах с добавлением порошкообразного гречишного солодового экстракта. Вестник Воронежского Государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация, 2, 73–79.
  27. МСХ РФ (2007). Инструкция по технохимическому и микробиологическому контролю спиртового производства. Москва, ДеЛи принт, 2007.
  28. Фармакопея РФ. ОФС.1.2.3.0022.15 Определение аминного азота методами формольного и йодометрического титрования. Электронный ресурс https://pharmacopoeia.ru/ofs-1-2-3-0022-15-opredelenie-aminnogo-azotametodami-formolnogo-i-jodometricheskogo-titrovaniya/?amp=1 Дата доступа 10.09.2023
  29. Абрамова, И. М., Медриш, М. Э., Савельева, В. Б., Приёмухова, Н. В., Романова, А. Г., Преснякова, О. П. (2018). Сравнительный анализ методов исследования примесей в дистиллятах и спиртных напитках на их основе. Хранение и переработка сельхозсырья, 2, 14–19.
  30. Starowicz, M., Koutsidis, G., Zielinski, H. (2018). Sensory analysis and aroma compounds of buckwheat containing products — a review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 58(11), 1767–1779. https://doi.org/10.1080/10408398.2017.1284742.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Serba E.M., Kryuchkova E.R., Rimareva L.V., Overchenko M.B., Ignatova N.I., Pavlenko S.V.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».