Biotechnological aspects of the technology of preparation of grain-fruit wort from wheat grain and blackcurrant cake

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

For the development of competitive alcoholic beverages with interesting sensory characteristics, it is promising to introduce fruit and berry raw materials into the grain wort, which allows distillates to be given an original taste and aroma. However, in the process of processing fruit and berry raw materials, difficulties arise due to its high acidity and high content of fiber and pectin substances, which require additional research to develop efficient technologies. The purpose of this work was to study the conditions for the preparation of grain-fruit wort using biotechnological methods for the conversion of polymers of wheat and blackcurrant raw materials. The objects of the study were berries and blackcurrant cake; wheat grain; enzyme preparations — sources of amylases, hemicellulases, proteases and pectinases; wort samples. The possibility of complex processing of black currant berries to obtain fermented juice as an additional product, and cake for use in grain–fruit wort has been substantiated. It was shown that as a result of the biocatalytic destruction of the protein-pectin complex of berry raw materials, the main part of fiber passed into the cake. The concentration of amine nitrogen was 315 mg%, soluble carbohydrates — 6.8%, phenolic substances — 94.75 mg%, pH — 3.0. It was found that with the combined hydrodynamic and enzymatic processing of grain and fruit raw materials, the introduction of blackcurrant cake into the composition of raw ingredients had a negative effect on the rheological properties of the wort, the viscosity of which increased almost three times. Rational conditions for the preparation of wort from mixed wheat raw materials and blackcurrant cake when used together have been selected: the hydromodule of the wort is 1:3; the dosage of hemicellulase enzymes is 0.3 units /g (может быть units KS/g) of raw materials; the content of the raw components of the cake is not more than 30%. The advantage of separate preparation of the raw components (wheat batch and fermented cake) of wort followed by combination at the stage of saccharification and proteolysis was revealed. With this method, the viscosity of the wort was significantly reduced. The concentration of total and soluble carbohydrates increased. Analysis of the carbohydrate profile showed that in wheat wort glucose was prevalent (8.1%). In grain-fruit wort, glucose and fructose were present in almost equal proportions. A block diagram has been developed for the separate preparation of raw materials (grain and blackcurrant cake) in the technology of grain-fruit distillates.

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: elenaniksokolova@inbox.ru
4B, Samokatnaya str., 111033, Moscow

E. N. Sokolova

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: elenaniksokolova@inbox.ru
4B, 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: elenaniksokolova@inbox.ru
4B, Samokatnaya str., 111033, Moscow

V. V. Ionov

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: elenaniksokolova@inbox.ru
4B, 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: elenaniksokolova@inbox.ru
4B, 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: elenaniksokolova@inbox.ru
4B, Samokatnaya str., 111033, Moscow

References

  1. 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.
  2. Абрамова, И. М., Головачева, Н. Е., Морозова, С. С. (2020). Исследование физико-химических показателей импортных виски. Пищевая промышленность, 3, 42–46. https://doi.org/10.24411/0235-2486-2020-10032
  3. Серба, Е. М., Римарева, Л. В., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Крючкова, Е. Р., Крыщенко, Ф. И. и др. (2023). Обоснование перспективы использования гречихи в производстве оригинальных спиртных напитков. Пищевая промышленность, 5, 45–47. https://doi.org/10.56304/S0234275823020114
  4. 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
  5. Римарева, Л. В., Крючкова, Е. Р., Серба, Е. М., Игнатова, Н. И., Погоржельская, Н. С., Оверченко, М. Б. (2024). Биотехнологические аспекты переработки нетрадиционного зернового сырья для производства спиртных напитков. Пищевая промышленность, 4, 53–59. https://doi.org/10.52653/PPI.2024.4.4.010
  6. Абрамова, И. М., Туршатов, М. В., Соловьев, А. О., Никитенко, В. Д., Леденев, В. П., Кононенко, В. В. и др. (2023). О производстве этилового спирта и дистиллятов с использованием фруктового сырья совместно с зерновым. Пищевая промышленность, 5, 67–69. https://doi.org/10.52653/PPI.2023.5.5.019
  7. Головачева, Н. Е., Абрамова, И. М., Морозова, С. С. (2023). О возможности получения спиртных напитков на основе зернового и плодового сырья. Пищевая промышленность, 7, 18–23. https://doi.org/10.52653/PPI.2023.7.7.004
  8. Римарева, Л. В., Серба, Е. М., Соколова, Е. Н., Игнатова, Н. И., Фурсова, Н. А. (2023). К вопросу целесообразности использования ягод черной смородины для получения оригинальных зерно-фруктовых дистиллятов. Пищевая промышленность, 5, 61–63. https://doi.org/10.52653/PPI.2023.5.5.017
  9. Marsol-Vall, A., Kortesniemi, M., Karhu, S. T., Kallio, H., Yang, B. (2018). Profiles of volatile compounds in blackcurrant (Ribes nigrum) cultivars with a special focus on the influence of growth latitude and weather conditions. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66(28), 7485–7495. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b02070
  10. Djordjević, B., Djurović, D., Zec, G., Dabić Zagorac, D., Natić, M., Meland, M. et al. (2022). Does shoot age influence biological and chemical properties in black currant (Ribes nigrum L.) cultivars? Plants, 11(7), Article 866. https://doi.org/10.3390/plants11070866
  11. Kowalski, R., Gustafson, E., Carroll, M., Gonzalez de Mejia, E. (2020). Enhancement of biological properties of blackcurrants by lactic acid fermentation and incorporation into yogurt: A review. Antioxidant, 9(12), Article 1194. https://doi.org/10.3390/antiox9121194
  12. Соколова, Е. Н., Курбатова, Е. И., Римарева, Л. В., Давыдкина, В. Е., Борщева, Ю. А. (2016). Биотехнологические аспекты направленной ферментативной деструкции клеточных стенок растительного сырья для получения экстрактов с повышенным содержанием биологически ценных веществ в качестве компонентов функциональных напитков. Вопросы питания, 85(S2), 151.
  13. Paunović, S. M., Mašković, P., Nikolić, M., Miletić, R. (2017). Вioactive compounds and antimicrobial activity of black currant (Ribes nigrum L.) berries and leaves extract obtained by different soil management system. Scientia Horticulture, 222, 69–75. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.05.015
  14. Тихонова, О. А., Шеленга, Т. В. (2019). Биологически активные вещества ягод черной смородины в условиях северо-запада России. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции, 180(3), 50–58. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2019-3-50-58
  15. Причко, Т. Г., Дрофичева, Н. В. (2019). Использование перспективных сортов смородины черной в формировании продуктов лечебно-профилактического назначения. Инновации и продовольственная безопасность, 4(26), 109–116. https://doi.org/10.31677/2311-0651-2019-26-4-109-116
  16. Alba, K., MacNaughtan, W., Laws, A. P., Foster, T. J., Campbell, G. M., Kontogiorgos, V. (2018). Fractionation and characterisation of dietary fibre from blackcurrant pomace. Food Hydrocolloids, 81, 398–408. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2018.03.023
  17. Тимушева, О. К., Сорокопудов, В. Н. (2023). Сравнительная оценка сортов смородины чёрной в условиях средней подзоны тайги Республики Коми. Овощи России, 3, 73–78. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2023-3-73-78
  18. Ejaz, A., Waliat, S., Afzaal, M., Saeed, F., Ahmad, A., Din, A. et al. (2023). Biological activities, therapeutic potential, and pharmacological aspects of blackcurrants (Ribes nigrum L): A comprehensive review. Food Science and Nutrition, 11(10), 5799–5817. https://doi.org/10.1002/fsn3.3592
  19. Tian, Y., Laaksonen, O., Haikonen, H., Vanag, A., Ejaz, H., Linderborg, K. et al. (2019). Compositional diversity among blackcurrant (Ribes nigrum) cultivars originating from European countries. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 67(19), 5621–5633. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b00033
  20. Акимов, М. Ю., Бессонов, В. В., Коденцова, В. М., Эллер, К. И., Вржесинская, О. А., Бекетова, Н.А. и др. (2020). Биологическая ценность плодов и ягод российского производства. Вопросы питания, 89(4), 220–232. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2020-10055
  21. Cosmulescu, S., Trandafir, I., Nour, V. (2015). Mineral composition of fruit in black and red currant. South Western Journal of Horticulture, Biology and Environment, 6(1), 43–51.
  22. Оганесянц, Л. А., Песчанская, В. А., Дубинина, Е. В., Трофимченко, В. А. (2017). Подбор рас дрожжей для сбраживания фруктовой мезги, предназначенной для дистилляции. Пиво и напитки, 6, 26–30.
  23. Kelanne, N., Yang, B., Liljenbäck, L., Laaksonen, O. (2020). Phenolic compound profiles in alcoholic black currant beverages produced by fermentation with saccharomyces and non-saccharomyces yeasts. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 68(37), 10128–10141. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c03354
  24. Kelanne, N. M., Siegmund, B., Metz, T., Yang, B., Laaksonen, O. (2022). Comparison of volatile compounds and sensory profiles of alcoholic black currant (Ribes nigrum) beverages produced with Saccharomyces, Torulaspora, and Metschnikowia yeasts. Food Chemistry, 370, Article 131049. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.131049
  25. Дрофичева, Н. В., Причко, Т. Г. (2018). Функциональные продукты питания с использованием компонентов вторичного сырья сокового производства. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 80(3), 134–139. http://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-3-134-139
  26. Бакин, И. А., Мустафина, А. С., Вечтомова, Е. А., Колбина, А. Ю. (2017). Использование вторичных ресурсов ягодного сырья в технологии кондитерских и хлебобулочных изделий. Техника и технология пищевых производств, 45(2), 5–12. https://doi.org/10.21179/2074-9414-2017-2-5-12
  27. Cho, J., Kim, H.-J., Kwon, J.-S., Kim, H.-J., Jang, A. (2021). Effect of marination with black currant juice on the formation of biogenic amines in pork belly during refrigerated storage. Food Science of Animal Resources, 41(5), 763–778. https://doi.org/10.5851/kosfa.2021.e34
  28. Apak, R. (2019). Current issues in antioxidant measurement. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 67(33), 9187–9202. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b03657
  29. Chitarrini, G., Debiasi, L., Stuffer, M., Ueberegger, E., Zehetner, E., Jaeger, H. et al. (2020). Volatile profile of mead fermenting blossom honey and honeydew honey with or without ribes nigrum. Molecules, 25(8), Article 1818. https://doi.org/10.3390/molecules25081818
  30. Sommer, S., Hoffmann, J. L., Fraatz, M. A., Zorn, H. (2023). Upcycling of black currant pomace for the production of a fermented beverage with Wolfiporia cocos. Journal of Food Science and Technology, 60(4), 1313–1322. https://doi.org/10.1007/s13197-023-05677-4
  31. Rimareva, L., Serba, E., Overchenko, M., Shelekhova, N., Ignatova, N., Pavlova, 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
  32. Серба, Е. М., Крючкова, Е. Р., Римарева, Л. В., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Павленко, С. В. (2024). Исследование процессов метаболизма спиртовых дрожжей при сбраживании гречишно-кукурузного сусла. Пищевые системы, 7(1), 77–83. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2024-7-1-77-83
  33. Серба, Е. М., Соколова, Е. Н., Курбатова, Е.И., Волкова, Г. С., Борщева, Ю. А., Римарева, Л. В. (2018). Ферментативный катализ как эффективный способ извлечения биологически ценных веществ из облепихового сырья. Вопросы питания, 87(S5), 236–237. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2018-10347
  34. Серба, Е. М., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Соколова, Е. Н., Курбатова, Е. И. (2013). Разработка национальных стандартов по методам определения активности ферментных препаратов. Пищевая промышленность, 7, 40–44.
  35. Поляков, В. А., Абрамова, И. М., Полыгалина, Г. В., Римарева, Л. В., Корчагина, Г. Т., Пискарева, Е. Н. (2007). Инструкция по техно-химическому и микробиологическому контролю спиртового производства. М.: ДеЛи Принт, 2007.
  36. Денисенко, Т. А., Вишникин, А. Б., Цыганок, Л. П. (2015). Спектрофотометрическое определение суммы фенольных соединений в растительных объектах с использованием хлорида алюминия. 18-молибдодифосфата и реактива Фолина-Чокальтеу. Аналитика и контроль, 19(4), 373–380. https://doi.org/10.15826/analitika.2015.19.4.012
  37. Серба, Е. М., Оверченко, М. Б., Римарева, Л. В., Игнатова, Н. И., Орехова, А. Е., Павлова, А. А. (2020). Способы ферментативно-гидролитической подготовки зернового сусла для спиртового брожения. Вестник российской сельскохозяйственной науки, 5, 52–56. https://doi.org/10.30850/vrsn/2020/5/52-56
  38. Серба, Е. М., Римарева, Л. В., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Медриш, М. Э., Павлова, А. А. и др. (2021). Подбор мультиэнзимной композиции и условий подготовки концентрированного зернового сусла. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология, 11(3), 384–392. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2021-11-3-384-392
  39. Общая фармакопейная статья: ОФС.1.2.3.0022.15 Определение аминного азота методами формольного и йодометрического титрования. Электронный ресурс https://pharmacopoeia.regmed.ru/pharmacopoeia-projects/izdanie13/1/1-2/1-2-3/1-2-3-22/?vers=778 Дата доступа: 24.04.2024.
  40. Поляков, В. А., Абрамова, И. М., Медриш, М. Э., Гаврилова, Д. А., Павленко, С. В. (2017). Применение жидкостной хроматографии для исследования органических кислот и углеводов в сусле и бражке. Хранение и переработка сельхозсырья, 9, 20–23.
  41. Серба, Е. М., Абрамова, И. М., Римарева, Л. В., Оверченко, М. Б., Игнатова, Н. И., Грунин, Е. А. (2018). Влияние ферментных препаратов на технологические показатели зернового сусла и качество спирта. Пиво и напитки, 1, 50– 54. https://doi.org/10.24411/2072-9650-2018-00002
  42. Абрамова, И. М., Римарева, Л. В., Туршатов, М. А. (2019) Исходные требования к качеству зернового сырья, обеспечивающие высокие показатели эффективности производства спирта. М.: Библио-Глобус, 2019. https://doi.org/10.18334/9785907063556

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Serba E.M., Sokolova E.N., Rimareva L.V., Ionov V.V., Ignatova N.I., Overchenko M.B.

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».